Collecteur de fractions et passeur d'échantillons LAMBDA OMNICOLL intégré dans un projet d'automatisation.

La synthèse électrochimique est une méthode de production de composés chimiques ou de matériaux par le biais de réactions électrochimiques. Dans le cas des réactions électrochimiques en flux, des équipements périphériques supplémentaires tels que des pompes, des vannes et des collecteurs de fractions sont utilisés. L'automatisation de la synthèse permet un contrôle précis du courant électrique, de la tension et de la température pendant le processus d'électrolyse, ce qui garantit une efficacité et une sécurité optimales tout en produisant le produit souhaité. Collecteur de fractions et échantillonneur automatique OMNICOLL de LAMBDA utilisé dans le travail d'automatisation

Figure 1 : Vue schématique du processus d'automatisation utilisant le collecteur de fractions OMNICOLL de LAMBDA. 

Un groupe d'équipes allemandes a utilisé LABS (Laboratory Automation and Batch Scheduling), un logiciel Python basé sur Flask avec une interface utilisateur basée sur le web, pour optimiser les paramètres d'électrolyse pour l'électrolyse en flux dans l'expérience de couplage oxydatif du 2,4-diméthylphénol pour produire du 2,2'-biphénol. Ils ont intégré LABS au collecteur de fractions OMNICOLL de LAMBDA ainsi qu’à d'autres dispositifs, créant ainsi un ensemble complet pour la synthèse chimique automatisée. Cet ensemble permet aux chimistes de construire des systèmes automatisés pour des applications de synthèse chimique similaires sans avoir besoin de connaissances approfondies en programmation. En fournissant des scripts et des méthodes Python accessibles, l'équipe vise à permettre à un plus grand nombre de chercheurs de bénéficier de processus automatisés et d'améliorer leurs flux de travail de synthèse chimique.

 

Référence: LABS: Laboratory Automation and Batch Scheduling – A Modular Open Source Python Program for the Control of Automated Electrochemical Synthesis with a Web Interface
Maximilian M. Hielscher,  Maurice Dörr,  Johannes Schneider,  Prof. Dr. Siegfried R. Waldvogel

Schéma décrivant la configuration du flux automatisé, qui facilite l'électrolyse continue et cyclique.

Figure 2: Reference: 

Asian Journal, Volume : 18, Issue : 14, First published : 03 June 2023, DOI : (10.1002/asia.202300380) L'installation consiste à amener les électrolytes dans un réservoir à l'aide d'une vanne de sélection à 12 voies. Le réservoir pressurisé est connecté à l'électrolyseur de la cellule d'écoulement. La sortie de la cellule d'écoulement est connectée à une vanne Knauer à six ports, qui dirige le flux vers le réservoir, un bidon de déchets, ou le collecteur de fractions OMNICOLL de LAMBDA. Tous les dispositifs sont gérés par LABS, qui contrôle la synthèse automatisée. La vanne Knauer à six ports collecte le produit électrolysé et redirige le flux vers le réservoir, les déchets ou le collecteur de fraction OMNICOLL de LAMBDA. Chaque dispositif est interconnecté et fonctionne selon le programme exécuté dans LABS. Le système LABS comprend deux composants principaux : une interface utilisateur basée sur le web (Flask-Python) qui sert de frontend pour les utilisateurs et un backend responsable de la gestion de la logique pour contrôler les appareils. Le backend communique avec les appareils connectés à l'aide du module de réseau asynchrone "Twisted" et maintient une relation de ‘many-to-one’ avec l'interface utilisateur "Flask". Les tâches du backend et du frontend sont exécutées sur un PC Windows équipé d'une carte NVidia GeForce GTX 1650 et de deux contrôleurs Realtek PCIe GbE Family Controller.

Conclusion:

Le logiciel LABS offre une structure de programmation ouverte, ce qui permet aux utilisateurs de le personnaliser en intégrant des capteurs ou des appareils de mesure supplémentaires, créant ainsi des boucles de rétroaction plus complexes. Le code source des ‘front end’ et ‘back end’ du logiciel est ouvertement disponible sur GitHub, ce qui favorise la transparence et la collaboration au sein de la communauté des développeurs. Les développeurs prévoient de baser leurs prochains projets sur LABS et d'étendre progressivement la prise en charge à d'autres dispositifs, sans se limiter aux installations électrochimiques, pour autant que ces dispositifs offrent des interfaces API correspondantes.