Les réacteurs batch sont des réservoirs utilisés pour contenir des réactions chimiques ou biologiques. Le terme batch distingue ce type de réacteur des réacteurs continus – dans un réacteur discontinu, tous les ingrédients nécessaires sont placés dans le réservoir et la réaction chimique ou la fermentation peut avoir lieu, tandis que dans un réacteur continu, les ingrédients sont alimentés en continu dans le tank. Les réacteurs discontinus sont utilisés pour des processus tels que le traitement des eaux usées, la production pharmaceutique et la fermentation de divers produits.
Le type le plus simple de réacteur discontinu se compose uniquement d’un réservoir avec des trous dans le haut pour l’entrée des réactifs et l’élimination du produit, bien qu’un certain type de mécanisme d’agitation doive généralement être également inclus. Une veste qui s’adapte autour du réservoir peut également être utilisée pour le contrôle de la température. Les réacteurs discontinus peuvent également nécessiter un certain type de système d’aération.
L’ajout d’ingrédients dans un réacteur discontinu est appelé chargement et constitue la première étape de la réalisation d’une réaction discontinue. L’utilisateur du réacteur calcule la quantité de chaque ingrédient nécessaire pour produire le produit souhaité, sur la base de formules de réaction chimique ou de formules de croissance microbienne. Des calculs similaires permettent à l’utilisateur de déterminer combien de temps la réaction prendra. Une fois le réacteur chargé, il peut généralement être laissé seul pendant que la réaction a lieu. L’utilisateur peut avoir besoin de surveiller la température et l’aération à l’intérieur du réacteur, selon le type de réaction.
Un type courant de réacteur discontinu est un réacteur discontinu séquentiel ou un réacteur discontinu séquencé, tous deux abrégés SBR. Les réacteurs SBR sont généralement utilisés dans les usines de traitement des eaux usées pour le processus de boues activées, une procédure qui utilise un large éventail de bactéries pour éliminer les contaminants de l’eau. Les cultures bactériennes se développent dans une boue épaisse, d’où le nom de la procédure.
Pour le séquençage des réacteurs discontinus, un réacteur contenant des boues activées est d’abord rempli d’eaux usées. Les boues et l’eau sont aérées pour ajouter de l’oxygène et permettre aux composants d’être mélangés, ce qui aide les bactéries à se nourrir de contaminants dans les eaux usées. Une fois que les bactéries ont consommé la plupart des nutriments contenus dans l’eau, elles commencent à mourir et l’aération est arrêtée afin que les boues puissent se déposer au fond du réacteur. Une fois les boues décantées, les eaux usées traitées sont retirées du réacteur et envoyées à l’étape suivante du processus de traitement.
Les réacteurs Fed-batch sont une combinaison de réacteurs discontinus et continus. Dans un réacteur à alimentation discontinue, le substrat limitant – l’ingrédient qui s’écoule en premier lorsque la réaction a lieu – est alimenté en continu dans le réacteur. L’autre ingrédient est ajouté au début de la réaction et aucun n’est ajouté au fur et à mesure que la réaction progresse.