Biokimikan ultrasoinuen lehen aplikazioak zelula-horma ultrasoinuekin apurtzea izan beharko luke, edukia askatzeko. Geroagoko ikerketek erakutsi dute intentsitate baxuko ultrasoinuek erreakzio biokimikoaren prozesua sustatu dezaketela. Adibidez, mantenugai-oinarri likidoaren ultrasoinu-irradiazioak alga-zelulen hazkuntza-tasa handitu dezake, eta horrela zelula horiek ekoizten duten proteina kopurua hirukoiztu.

Kabitazio-burbuilen kolapsoaren energia-dentsitatearekin alderatuta, ultrasoinu-soinu-eremuaren energia-dentsitatea bilioi bat aldiz handitu da, eta horrek energia-kontzentrazio izugarria eragin du; Sonokimikako fenomenoak eta kabitazio-burbuilek sortutako tenperatura eta presio altuak eragindako sonolumineszentzia energia eta materialen trukearen forma bereziak dira sonokimikan. Hori dela eta, ultrasoinuek gero eta garrantzi handiagoa dute erauzketa kimikoan, biodieselaren ekoizpenean, sintesi organikoan, tratamendu mikrobianoan, kutsatzaile organiko toxikoen degradazioan, erreakzio kimikoen abiaduran eta errendimenduan, katalizatzailearen eraginkortasun katalitikoan, biodegradazio-tratamenduan, ultrasoinu-eskala prebenitzean eta kentzean, zelula biologikoen birrintzean, sakabanaketa eta aglomerazioan eta erreakzio sonokimikoan.

1. ultrasoinu bidez hobetutako erreakzio kimikoa.

Ultrasoinuek hobetutako erreakzio kimikoa. Indar eragile nagusia ultrasoinu kabitazioa da. Kabitazio-burbuila-nukleoaren kolapsoak tokiko tenperatura altua, presio altua eta inpaktu sendoa eta mikrozorrotada sortzen ditu, eta horrek ingurune fisiko eta kimiko berri eta oso berezia eskaintzen du baldintza normaletan lortzea zaila edo ezinezkoa den erreakzio kimikoetarako.

2. Erreakzio katalitiko ultrasonikoa.

Ikerketa-eremu berri gisa, erreakzio katalitiko ultrasonikoak gero eta interes handiagoa piztu du. Ultrasoinuen efektu nagusiak erreakzio katalitikoan hauek dira:

(1) Tenperatura altuak eta presio altuak erreaktiboak erradikal askeetan eta karbono dibalentean hausteko lagungarriak dira, erreakzio-espezie aktiboagoak sortuz;

(2) Talka-uhinek eta mikrozorrotadak gainazal solidoan (katalizatzailean, adibidez) desortzio- eta garbiketa-efektuak dituzte, eta horrek gainazaleko erreakzio-produktuak edo tarteko produktuak eta katalizatzailearen gainazaleko pasibazio-geruza kendu ditzake;

(3) Talka-uhinak erreaktiboaren egitura suntsitu dezake

(4) Erreaktiboen sistema sakabanatua;

(5) Ultrasoinuzko kabitazioak metalaren gainazala higatzen du, eta talka-uhinak metal-sarearen deformazioa eta barne-tentsio-eremuaren eraketa eragiten ditu, eta horrek metalaren erreakzio kimikoaren jarduera hobetzen du;

6) Disolbatzailea solidoan sartzea sustatzea, inklusio-erreakzio deritzona sortzeko;

(7) Katalizatzailearen sakabanaketa hobetzeko, ultrasoinuak erabili ohi dira katalizatzailea prestatzean. Ultrasoinuen irradiazioak katalizatzailearen azalera handitu dezake, osagai aktiboak modu uniformeagoan sakabanatu eta jarduera katalitikoa hobetu.

3. Ultrasoinuzko polimeroen kimika

Polimero kimika positibo ultrasonikoen aplikazioak arreta handia erakarri du. Tratamendu ultrasonikoak makromolekulak degrada ditzake, batez ere pisu molekular handiko polimeroak. Zelulosa, gelatina, kautxua eta proteinak degrada daitezke tratamendu ultrasonikoen bidez. Gaur egun, oro har, uste da degradazio ultrasonikoen mekanismoa indarraren eta presio handiaren efektuagatik dela kabitazio-burbuila lehertzen denean, eta degradazioaren beste zati bat beroaren efektuagatik izan daitekeela. Baldintza jakin batzuetan, potentzia-ultrasonek ere polimerizazioa has dezakete. Ultrasoinu-irradiazio sendoak polibinil alkoholaren eta akrilonitriloaren kopolimerizazioa has dezake bloke-kopolimeroak prestatzeko, eta polibinil azetatoaren eta polietilen oxidoaren kopolimerizazioa txertatze-kopolimeroak osatzeko.

4. Ultrasoinu eremuaren bidez hobetutako erreakzio kimikoen teknologia berria

Erreakzio kimikoen teknologia berriaren eta ultrasoinu-eremuaren hobekuntzaren konbinazioa beste garapen-norabide potentzial bat da ultrasoinu-kimikaren arloan. Adibidez, fluido superkritikoa erabiltzen da euskarri gisa, eta ultrasoinu-eremua erabiltzen da erreakzio katalitikoa indartzeko. Adibidez, fluido superkritikoak likidoaren antzeko dentsitatea du eta biskositate eta difusio-koefizientea gasaren antzekoak, eta horrek bere disoluzioa likidoaren baliokidea eta bere masa-transferentzia gaitasuna gasaren baliokidea bihurtzen du. Katalizatzaile heterogeneoen desaktibazioa hobetu daiteke fluido superkritikoaren disolbagarritasun eta difusio-propietate onak erabiliz, baina zalantzarik gabe, pastelaren gaineko gerezia da ultrasoinu-eremua indartzeko erabil badaiteke. Ultrasoinu-kabitazioak sortutako talka-uhinak eta mikrozorrotadak ez dute fluido superkritikoa asko hobetu katalizatzailearen desaktibazioa eragiten duten substantzia batzuk disolbatzeko, desortzio eta garbiketa papera betetzeko eta katalizatzailea denbora luzez aktibo mantentzeko, baita nahasteko papera ere, erreakzio-sistema sakabanatu eta fluido superkritikoaren erreakzio kimikoaren masa-transferentzia tasa maila altuago batera eraman dezakeena. Gainera, ultrasoinu kabitazioak sortutako puntu lokalean tenperatura eta presio altuak erreaktiboak erradikal askeetan hausteko eta erreakzio-abiadura asko bizkortzeko balioko dute. Gaur egun, fluido superkritikoaren erreakzio kimikoari buruzko ikerketa asko daude, baina ultrasoinu-eremuaren bidez erreakzio hori hobetzeari buruzko ikerketa gutxi.

5. potentzia handiko ultrasoinuen aplikazioa biodiesel ekoizpenean

Biodieselaren prestaketaren gakoa gantz-azido glizeridoaren transesterifikazio katalitikoa da metanolarekin eta beste karbono gutxiko alkoholekin. Ultrasoinuek transesterifikazio erreakzioa indartu dezakete, batez ere erreakzio-sistema heterogeneoetan, nahasketa (emultsioa) efektua nabarmen hobetu eta zeharkako kontaktu molekularreko erreakzioa sustatu dezake, hasiera batean tenperatura altuan (presio altuan) egin behar zen erreakzioa giro-tenperaturan (edo giro-tenperaturatik gertu) osatu ahal izateko eta erreakzio-denbora laburtzeko. Ultrasoinu-uhinak ez dira transesterifikazio-prozesuan bakarrik erabiltzen, baita erreakzio-nahasketaren bereizketan ere. Estatu Batuetako Mississippi State Universityko ikertzaileek ultrasoinu-prozesamendua erabili zuten biodieselaren ekoizpenean. Biodieselaren etekina % 99tik gorakoa izan zen 5 minututan, ohiko erreaktore-sistemak ordubete baino gehiago behar izan zuen bitartean.