Creaflow trekt met wereldprimeur naar BlueChem-incubator

HANU™-reactor maakt komaf met beperkingen klassieke fotoreactor

Creaflow B.V.B.A. (Deinze), een spin-off van Ecosynth N.V., neemt straks zijn intrek in de in aanbouw zijnde incubator BlueChem op het eco-efficiënt bedrijventerrein Blue Gate Antwerp. Dat doet de start-up met een heuse wereldprimeur op zak. Samen met Ajinomoto Bio-Pharma Services uit Wetteren ontwikkelde Ecosynth een fotochemische reactor die de productie van nieuwe moleculen door activatie met licht op kilogramschaal in laboratoriumomgeving mogelijk maakt. Het bedrijf levert met zijn HANU™-reactor het bewijs dat het gebruik van licht voor synthesedoeleinden wel degelijk een schaalbare technologie is.

Creaflow zag in mei 2018 het daglicht als dochterbedrijf van Ecosynth N.V., dat in chemisch contractonderzoek is gespecialiseerd. Ecosynth zelf startte pas in 2001 zijn activiteiten met als kernmissie de chemische en farmaceutische industrie te ondersteunen in hun transitie naar duurzame chemie. Als bedrijf opteerde Ecosynth vanaf de eerste dag voor een hybride business-model dat zowel eigen R&D met services koppelde. Aldus konden de R&D-activiteiten met de opbrengsten uit het contractwerk worden gefinancierd.

In se is Ecosynth actief op twee grote activiteitsassen, met name het ontwikkelen van nieuwe moleculen enerzijds en het ontwikkelen van efficiëntere processen anderzijds. Voor deze ontwikkelingen maakt het bedrijf gebruik van groene protocollen, hetzij reeds bestaande of vanuit eigen R&D ontwikkelde innovatieve procestechnologieën met een uitgesproken duurzaamheidsinsteek.

Lichtenergie versus thermische energie

“Werken met licht is binnen de ontwikkeling van nieuwe moleculen heel apart. Het gebruik van licht verschilt als activatietechnologie heel sterk van de thermische activering van moleculen. Met licht kan men doelgericht een bepaalde functionele groep viseren, dit alles met een heel gerichte inbreng van energie,” schetst Koen Van Aken, ceo van zowel Ecosynth als Creaflow.

Op vandaag vindt fotochemie heel zelden zijn toepassing op industriële schaal. In academische kringen wordt nochtans steeds meer gebruik gemaakt van fotochemie om nieuwe moleculen aan te maken. Fotochemie is overigens niet alleen duurzaam, het maakt het ook mogelijk om nieuwe moleculen aan te maken die met gewone thermische reacties niet haalbaar zijn. Het grote probleem met batch-reactoren is bovendien dat lichtpenetratie in de vloeistof tot de eerste millimeter beperkt blijft. In de hele wereld zijn, naar verluidt, amper een beperkt aantal specifieke processen actief op basis van fotochemie.

Een en ander leidde in de industrie tot de perceptie dat fotochemie niet schaalbaar is, met R&D die tot gramschaal beperkt blijft.

Innovatieve reactortechnologie …

Samen met Ajinomoto Bio-Pharma Services (Wetteren) slaagde Ecosynth erin een innovatieve fotochemische reactor te ontwikkelen die de lichtgedreven aanmaak van nieuwe moleculen tot op kilogramniveau tilt. Het ontwikkelde daartoe de nieuwe HANU™-reactor die gebruik maakt van de innovatieve COSTA™-technologie. COSTA™ staat voor COntinuous processing (proces met constante doorstroom), Oscillating flow (een heen en weer bewegende processtroom) en STAtic mixing elements (geïntegreerde statische mengelementen).

Hannes Gemoets, head of R&D van Creaflow, dat de commercialisatie van de HANU™-reactor waarneemt: “Op de flow-reactor hebben we hoogvermogen LED’s geïmplementeerd. De omschakeling naar LED maakt een bijzonder efficiënte energie-omzetting vanuit elektriciteit mogelijk. Bovendien stralen de LED’s mono-chromatisch licht, zodat niet langer onnodige golflengtes worden gegenereerd zoals bij polychromatische lichtbronnen uit het verleden. Deze ongewenste frequenties kunnen immers nevenreacties teweeg brengen of naar warmte worden omgezet, waarvan de afvoer dan weer extra energie”.

“Bijkomend voordeel,” springt Koen Van Aken bij, “is dat de fotochemie kan worden aangewend  in meerstaps-syntheses die o.a. tot actieve farmaceutische ingrediënten (API) leiden en op deze manier traditionele syntheseroutes mogelijk kunnen worden ingekort. De HANU™-reactor brengt volumes op productieschaal binnen bereik, wat een belangrijk criterium is in de selectie van de uiteindelijke syntheseroute”.

Bovendien kan de HANU™-reactor worden geopend voor reiniging in tegenstelling tot de closed shell flow-reactoren. De GMP-voorschriften schrijven nu eenmaal heel strikte reinigingsprocedures voor. Ook visuele inspectie van de fotoreactor is mogelijk. Het venster, gemaximaliseerd om zoveel mogelijk fotonen te introduceren, biedt immers gelijktijdig de mogelijkheid om de reactie van 0 tot 100%-conversie te volgen.

De intense menging als gevolg van de oscillerende beweging over de statische mengelementen vermijdt dan weer dat deeltjes zich onderling of aan de reactorwand gaan hechten. Dat maakt het werken met o.a. suspensies of heterogene katalysatoren mogelijk. Dat is een belangrijk voordeel ten opzichte van de huidige generatie flow-reactoren.

… wordt door Creaflow vermarkt

Creaflow vatte vorig jaar de commercialisatie van de HANU™-reactor aan. Het sloot daartoe een samenwerking met het Duitse Peschl Ultraviolet (Mainz) dat al dertig jaar lang fotoreactoren aan de (hoofdzakelijk chemische) industrie toelevert. De HANU™-reactor kan zowel als stand-alone device als in geïntegreerde processystemen worden geïmplementeerd.

In de pilot plant van Ajinomoto Bio-Pharma Services is intussen een installatie gerealiseerd die voor CDMO (contract development & manufacturing organizations)-projecten kan worden ingezet.

“Potentiële klanten van Creaflow zijn bedrijven in de farma, chemische industrie, voeding, consumentengoederen, biotech, … die nieuwe moleculen willen maken of efficiëntere processen willen introduceren maar op de huidige generatie van flow-reactoren botsen”, aldus Gemoets.

“Creaflow neemt straks een kantoor in de Antwerpse incubator BlueChem in gebruik omwille van het bijzonder aantrekkelijk chemisch eco-systeem, dat zowel uit kleine als grote bedrijven bestaat. Bovendien bevinden we ons daar in de buurt van het mekka van de chemische industrie in Vlaanderen, met name de haven van Antwerpen. Een uitvalsbasis in BlueChem, ten slotte, zal Creaflow ook behoorlijk wat visibiliteit bezorgen”, weet Koen Van Aken.

De bulkchemie neemt al jaren zijn toevlucht tot continuous manufacturing. Maar de jongste jaren ontdekken ook de farma en de fijnchemie de voordelen van flow-reactoren. Nu de HANU™-reactor met de COSTA™-technologie de voornaamste obstakels bij het gebruik van flow (foto-reactoren wegvlakt, acht Creaflow zich goed gewapend om deze markt van de wereldwijd met succes aan te boren.