Het leven op aarde is opgebouwd uit optisch zuivere stoffen. De biologische activiteit van levende organismen hangt af van het onderscheid tussen paren van enantiomeren (niet-superponeerbare spiegelbeeldmolecuulen). Alle natuurlijke aminozuren, suikers, en DNA helices tonen dezelfde monochiraliteit. Omwille van deze reden is de interactie van het lichaam op elk enantiomeer van hetzelfde paar anders. Dit  kan mogelijk dramatische effecten hebben wanneer we farmaceutische componenten gebruiken. Daarom dat de markt voor het produceren van monochirale stoffen aan een opmars bezig is in de farmaceutische, fijn chemische, voedings- en agrochemische sector.

Kristallisatieprocessen vertegenwoordigen de meest kost effectieve en robuuste oplossingen voor het scheiden van enantiomeren. Tussen de verschillende mogelijke methoden zijn vastestofscheidingstechnieken waarbij temperatuurcycli worden toegepast op het chiraal mengsel het meest belovend. De periodische thermische oscillaties verstoren de fysische en chemische evenwichten van het systeem totdat een volledige scheiding en conversie van de enantiomeren tot het gewild product plaatsvindt. Ondanks dat deze methode potentieel toont, zijn lange procestijden en een lage productiviteit nog steeds een hinderpaal voor industriële toepassingen.

In dit project werd het proces met betrekking tot de temperatuur cycli geïntensifieerd door gebruik te maken van alternatieve energiebronnen zoals microgolven en continue stroming. Het toepassen van snelle temperatuur cycli door middel van microgolven resulteert in kortere procestijden en een hogere opbrengst. Beiden verbeteringen leiden tot een verhoogde productiviteit. Verder, zorgen de ontwikkelde cyclusprofielen ervoor dat er fysische mechanismes plaatsvinden die de effectiviteit van het cyclisch proces verhogen. Tot slot werd een continue stromingsreactor ontwikkeld waar deze thermische cycli in het ruimtelijk domein konden worden aangebracht. De transitie naar flow zorgt ervoor dat dit proces opschaalbaar is en de productiviteit kan leveren die voldoet voor de industrie.

Life on Earth exists in a single-handed form. The biological activity of living organisms depends on the differentiation among pairs of enantiomers (non-superimposable mirror image molecules). Therefore, all natural amino acids display the same handedness as well as sugars and DNA helices.

For this reason, the human body interacts differently with each enantiomer of the same pair leading to possibly dramatic effects in the case of pharmaceutical substances. Therefore, the market of single enantiomers is soaring for applications in pharmaceutical, fine chemicals, food and agrochemical sectors.

Crystallization processes currently represent the most cost-effective and robust route for separating enantiomers. Among the several possible methods, the most promising solid-state separation technique involves cycles of temperature applied to a mixture of enantiomeric crystals in contact with a solvent. The periodic thermal oscillations perturb the physical and chemical equilibria of the system until achieving full separation and conversion of the enantiomers into the desired product. Whilst this method shows great potential, long process times and low productivity still hinder its industrial implementation.

In this project, intensification of the temperature cycling process was attained by means of alternative energy forms such as microwaves and continuous flow application.

More precisely, the application of rapid temperature cycles performed with a microwave system results in shorter process times and solid recovery that together lead to enhanced productivity.

Moreover, the newly designed cycle profiles trigger physical mechanisms that appear to drive the process so to intensify the effectiveness of the cyclic process.

Finally, a continuous flow rector in which thermal sweeps are obtained in a spatial dimension can tackle scale-up limitations of the process delivering productivity values suitable for industrial demand.