La ingeniería de microprocesos es la ciencia de realizar procesos químicos o físicos ( operaciones unitarias ) dentro de pequeños volúmenes, generalmente dentro de canales con diámetros inferiores a 1 mm (microcanales) u otras estructuras con dimensiones submilimétricas. Estos procesos generalmente se llevan a cabo en modo de flujo continuo, a diferencia de la producción por lotes , lo que permite un rendimiento lo suficientemente alto como para hacer de la ingeniería de microprocesos una herramienta para la producción química. Por lo tanto, la ingeniería de microprocesos no debe confundirse con la microquímica , que se ocupa de cantidades globales de materia muy pequeñas.
También se conoce como tecnología de microrreacción al subcampo de la ingeniería de microprocesos que se ocupa de las reacciones químicas, llevadas a cabo en reactores microestructurados o " microrreactores " .
Las ventajas únicas de los reactores microestructurados o microrreactores son una mayor transferencia de calor debido a la gran relación superficie-volumen y una mayor transferencia de masa . Por ejemplo, la escala de longitud de los procesos de difusión es comparable a la de los microcanales o incluso más corta, y se puede lograr una mezcla eficiente de reactivos en tiempos muy cortos (normalmente milisegundos). Las buenas propiedades de transferencia de calor permiten un control preciso de la temperatura de las reacciones. Por ejemplo, pueden llevarse a cabo reacciones altamente exotérmicas casi isotérmicamente cuando el reactor microestructurado contiene un segundo conjunto de microcanales ("paso de enfriamiento"), separados fluidamente de los canales de reacción ("paso de reacción"), a través de los cuales circula un flujo de fluido frío con suficiente Se mantiene una alta capacidad calorífica . También es posible cambiar muy rápidamente la temperatura de los reactores microestructurados para lograr intencionadamente un comportamiento no isotérmico.
Si bien las dimensiones de los canales individuales son pequeñas, un dispositivo de ingeniería de microprocesos ("reactor microestructurado") puede contener muchos miles de tales canales, y el tamaño total de un reactor microestructurado puede ser del orden de metros. El objetivo de la ingeniería de microprocesos no es principalmente miniaturizar las plantas de producción, sino aumentar los rendimientos y la selectividad de las reacciones químicas, reduciendo así el costo de producción química. Este objetivo se puede lograr utilizando reacciones químicas que no se pueden realizar en volúmenes más grandes o ejecutando reacciones químicas en parámetros (temperaturas, presiones, concentraciones) que son inaccesibles en volúmenes más grandes debido a restricciones de seguridad. Por ejemplo, la detonación de la mezcla estequiométrica de dos unidades de volumen de gas hidrógeno y una unidad de volumen de gas oxígeno no se propaga en microcanales con un diámetro suficientemente pequeño. Esta propiedad se denomina " seguridad intrínseca " de los reactores microestructurados. La mejora de los rendimientos y las selectividades mediante el uso de reacciones novedosas o la ejecución de reacciones en parámetros más extremos se conoce como "intensificación del proceso".
Históricamente, la ingeniería de microprocesos se originó alrededor de la década de 1980, cuando los métodos de micromecanizado mecánico desarrollados para la fabricación de boquillas de separación de isótopos de uranio se aplicaron por primera vez a la fabricación de intercambiadores de calor compactos en el Centro de Investigación (Nuclear) de Karlsruhe .