Tecn. Fluxo

Tecnologia de Fluxo Contínuo

TECNOLOGIA DE FLUXO CONTÍNUO

Uma revolução na fabricação de produtos químicos

Talvez haja mais sentido nesse tipo de tecnologia do que você imagina

INTRODUÇÃO

 A química, ao longo das décadas, foi capaz de realizar transformações de alta complexidade para produzir moléculas multifuncionais. Apesar desses avanços importantes, ainda estamos usando balões de fundo redondo e reatores em batelada para realizar transformações como há 200 anos.


A síntese sob condições de fluxo contínuo, é uma tecnologia inovadora na qual as reações químicas são realizadas em reatores tubulares. Até recentemente, a tecnologia de fluxo era a escolha certa apenas para sistemas muito grandes, com baixo grau de complexidade ou sofisticação química, como a petroquímica.


Como todas tecnologias de manufatura disruptivas, a química de fluxo está mudando a maneira como fazemos a síntese hoje em laboratório e em escala industrial. Indústrias complexas e regulamentadas, como a indústria farmacêutica, estão aproveitando as vantagens dessa tecnologia para se tornarem mais integradas, para desenvolver processos mais eficientes e para reduzir os prazos desde a descoberta do medicamento até o mercado.

Cortesia do filme por CSIRO https://www.csiro.au

VANTAGENS

Existem mudanças e vantagens intrínsecas ao uso de reatores tubulares para realizar síntese química. Uma das mudanças mais diretas neste tipo de reatores, é a alta relação superfície-volume, traduzida em termos práticos como mistura eficiente (micromixing) e transferência de calor ultrarrápida. Juntas, essas características abrem um novo nível de controle do processo sob os parâmetros de reação, como temperatura e pressão, possibilitando a adoção de plantas totalmente automatizadas com o mínimo de esforço.


Usando melhores coeficientes de mistura e rápida transferência de calor, a cinética geral das reações também caminha em direção à eficiência. Em alguns casos, a melhoria é tão significativa que podemos acelerar as reações por um fator de 1000; converter 48hs de mistura intensiva em batelada para 3 minutos de residência no reator tubular, reduzindo instalações de 250 m2 para containers de 14 m2.

Comparação entre processo em batelada e fluxo contínuo:

Processo Batelada

  • 2 etapas de reação
  • 700 min. do tempo de reação
  • 91% rendimento total
  • 3 operações unitárias
  • Fator de escala dos reatores =1
  • Fornecimento de hidrogênio externo

Processo de Fluxo Continuo

  • 1 etapa de reação
  • 2 min. de tempo total de reação
  • 99% rendimento total
  • 1 operação unitária
  • Fator de escala dos reatores = 1/15
  • Geração de hidrogênio in situ

APLICAÇÃO E AMBIENTE REGULATÓRIO

A que distância está a tecnologia? Quais são as restrições de produtos regulados? A química de fluxo é segura o suficiente para produzir medicamentos? Quais são os projetos práticos em execução já em regime de fluxo?

Algumas questões podem surgir na forma de desenvolver e aplicar tecnologias disruptivas como a química de fluxo e isso é normal. Se estivéssemos em 2015, algumas desses questões propostas não poderiam ser respondidas, e fatalmente seriam classificados como fatores de risco para projetos, mas essa não é mais a nova realidade.


Muitos projetos estão surgindo em todo o mundo à medida que a química sob condições de fluxo contínuo avança. De universidades bem conhecidas como o MIT a institutos de pesquisa de referência como Max Planck, a química de fluxo está se desenvolvendo e provando suas vantagens. Desde 2013, grandes empresas farmacêuticas como Pfizer, Merck, Janssen, Lonza, Eli Lilly e Novartis financiam e aprovam projetos próprios baseados em processamento em fluxo, não só para as etapas de síntese química, mas também para as etapas de formulação e embalagem de medicamentos acabados.


Sob o prisma regulatório, em junho de 2018, o Conselho Internacional de Harmonização (ICH) anunciou, em um comunicado à imprensa, a nova Diretriz ICH Q13 de apoio a introdução da fabricação contínua na indústria farmacêutica. Desde então, diversos esforços estão ocorrendo em paralelo no mundo como forma de apoiar e suportar esta iniciativa tecnológica. Como exemplo, em dezembro de 2020, o "Food and Drug Administration" (FDA) dos Estados Unidos aprovou o uso de fabricação contínua na produção de seis medicamentos como produtos inovadores.


UM FUTURO DE OPORTUNIDADES

O mercado de química de fluxo atingiu US $ 1,2 bilhão em 2018 e deve se valorizar US $ 2,9 bilhões até o ano de 2026, com um sólido CAGR de 11,3%. Com a possibilidade de reduzir complexas plantas via batelada, para soluções simplificadas que cabem dentro de um contêiner, a vantagem em adotar a química de fluxo, como meio de produção, começa a se tornar cada vez mais evidente.


Em maio de 2020, através da agência de governamental BARDA, os EUA anunciaram investimentos em tecnologia de fluxo com um montante inicial de US $ 354 milhões - que pode ser ampliado para US$ 814 milhões - em novas empresas que usam se utilizam de tecnologias de fabricação avançadas. O objetivo principal é impulsionar o desenvolvimento de compostos químicos para insumos farmacêuticos ativos, evitando ou enfrentando a escassez de medicamentos em meio à pandemia do coronavírus. Com o objetivo de diminuir a dependência da América nas importações de IFAs (ingredientes farmacêuticos ativos), especialmente de países como Índia e China, a DFC Kodak também anunciou ainda em setembro de 2020, junto ao governo americano, a aprovação de novos empréstimos da ordem de US $ 765 milhões para a produção de APIs de medicamentos genéricos, em território americano.


Com a inerente capacidade de reduzir CAPEX e custos operacionais ha uma fração de seu custo original, aliados à capacidade de trabalhar processos de maneira totalmente automatizada,  a tecnologia de fluxo contínuo têm a potencialidade de colocar a síntese química em outro patamar, buscando um futuro mais limpo, mais seguro e mais acessível do que a fabricação em batelada.


A tecnologia de química de fluxo representa hoje, não somente uma janela de oportunidades para o futuro da síntese química, mas representa também, especialmente para países em desenvolvimento, uma oportunidade de ouro de construção de sua nova base industrial em química fina rumo à autossuficiência de suas necessidades em especialidades, cobrindo desde defensivos agrícolas básicos até complexas moléculas que suportem seu sistema básico de saúde como anestésicos e produtos anti-câncer.

Uma revolução não tão discreta está a caminho...

"Uma revolução que se aproxima é a fabricação de produtos químicos de fluxo contínuo, em que reatores compactos de fluxo contínuo prometem processos de reação muito mais eficientes."

QUÍMICA DE FLUXO

29 de julho de 2020

"A Autoridade de Desenvolvimento (BARDA) concedeu a Phlow um contrato de US $ 354 milhões, com o qual planeja construir uma chamada planta de síntese e acabamento, combinando APIs e outros ingredientes não ativos"

investimento em fluxo

29 de junho de 2020

“A maior parte da química não mudou da maneira como temos feito nos últimos 200 anos. É um processo muito manual, dirigido pelo artesão, (...) Há bilhões de dólares de oportunidade aí. ”

manufatura avançada

24 de outubro de 2020

"Adam Boehler assinará hoje uma carta de interesse (LOI) para fornecer um empréstimo de US $ 765 milhões à Eastman Kodak Company (Kodak) para apoiar o lançamento da Kodak Pharmaceuticals"

GARANTIA DE SUPPLY

29 de julho de 2020

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