Verbesserung der Nachhaltigkeit im Labor mit umweltfreundlichen Lösungsmitteln

Forschungslabore sind komplizierte Umgebungen und es ist nicht immer klar, was getan werden kann, um die Nachhaltigkeit zu verbessern. Bisher konzentrierte sich die Diskussion zum Thema Nachhaltigkeit hauptsächlich auf die Energieeffizienz von Instrumenten und Geräten wie Abzügen und Kryo-Gefriergeräten. Dies ist zwar wichtig, bedeutet aber, dass Dinge wie die Auswahl der Chemikalien und Lösungsmittel übersehen werden.Hier erörtert Paul Vanden Branden, Direktor bei SciMed, Aussteller bei Lab Innovations 2023 und Mitglied des Beirats der Messe, Möglichkeiten, wie Labore experimentelle Methoden und Lösungsmittelauswahl aktualisieren können, um nachhaltiger zu sein, ohne die Ergebnisse zu beeinträchtigen.

Der Klimawandel ist wohl das dringendste Problem unserer Zeit. Viele Wissenschaftler warnen davor, dass der Schaden für den Planeten irreversibel sein wird, wenn keine nennenswerten Fortschritte auf dem Weg zu einer nachhaltigeren Gesellschaft erzielt werden. Die britische Regierung hat sich in der Gesetzgebung dazu verpflichtet, bis 2050 Netto-CO2-Emissionen von Null zu erreichen. Dies ist jedoch unwahrscheinlich, es sei denn, es gibt wesentliche Änderungen in Industriesektoren wie der Laborindustrie.

Der Nachhaltigkeitsbericht des University College London für 2021 berichtet, dass etwa die Hälfte der Emissionen der Universität aus ihren Laboren stammt. Die Ergebnisse dieses und ähnlicher Berichte zeigen, dass Labore mehr tun müssen. Letztendlich bedeutet dies, dass die Laborbranche die Wahrscheinlichkeit, das Netto-Null-Ziel bis 2050 zu erreichen, erheblich beeinflussen wird. Daher müssen sich Labore mit Problemen wie dem Energieverbrauch sowie der Auswahl von Chemikalien und Lösungsmitteln befassen.

Umstellung auf grüne Lösungsmittel

Organische Lösungsmittel wie Hexan werden häufig in verschiedenen chemischen Prozessen wie Trennungen und Extraktionen verwendet, sind jedoch äußerst umweltschädlich. Daher besteht ein Hauptziel der Laborindustrie darin, ihren Einsatz zugunsten umweltfreundlicher Lösungsmittelalternativen zu reduzieren.

Hexan wird häufig zur Extraktion von Ölverunreinigungen aus Wasser und Boden zu Analysezwecken sowie zur Extraktion von Speiseölen aus Samen und Gemüse verwendet, da es in diesen Experimenten eine Effizienz aufweist, die herkömmlicherweise nicht mit Alternativen erreicht werden kann. Allerdings ermöglichen überkritische CO2-Systeme mittlerweile die Erzielung vergleichbarer Ergebnisse ohne den Einsatz einer so schädlichen Chemikalie.

Beispielsweise ist überkritisches flüssiges CO2 nicht brennbar, ungiftig, nicht umweltschädlich, einfach herzustellen und trägt nicht zur globalen Erwärmung bei, da bei jedem Prozess CO2 wieder in das System zurückgeführt wird. Die Extraktion überkritischer Flüssigkeiten (SFE) ist ein Bereich von wachsendem Interesse und CO2 ist die am häufigsten in SFE-Verfahren verwendete überkritische Flüssigkeit als Ersatz für die herkömmliche Verwendung von Hexan.

Bei der SFE wird überkritisches CO2 durch ein festes Substratbett gepumpt, wobei das CO2 durch das Substrat fließt und lösliche Bestandteile auflöst, bis sie aufgebraucht sind. Das beladene Lösungsmittel wird dann durch einen Abscheider geleitet, wo die löslichen Bestandteile durch Anpassen von Temperatur und Druck ausgefällt werden, bevor das CO2 kondensiert und rezirkuliert wird.

Durch die Steuerung der Dichte überkritischer CO2-Flüssigkeiten können sie die Leistung verschiedener organischer Lösungsmittel nachbilden, deren Polaritäten von n-Pentan mit der niedrigsten Dichte bis Pyridin mit der höchsten Dichte reichen. Diese Funktion ermöglicht die Durchführung selektiver Extraktions-, Reinigungs- und Fraktionierungsverfahren.

Dies ist nur eines von vielen Beispielen dafür, wie die Laborindustrie die Auswahl von Chemikalien und Lösungsmitteln in Experimenten verbessern kann, um die Nachhaltigkeit zu verbessern, ohne die Ergebnisse negativ zu beeinflussen. Bei den diesjährigen Lab Innovations können Besucher viele dieser Methoden aus erster Hand sehen und mit den führenden Experten der Branche darüber sprechen, wie sie die Nachhaltigkeit in ihren Laboren verbessern können.

Das Sustainable Laboratory wird 2023 zu Lab Innovations zurückkehren, moderiert von Andy Evans, Direktor von Green Light Laboratories, und bietet Einblicke in Möglichkeiten, wie Labore nachhaltiger werden können, und stellt einige datengesteuerte Fallstudien vor. Darüber hinaus wird die Messe erneut den Nachhaltigkeitspfad veranstalten, der 2022 neu für Lab Innovations war und den Besuchern eine Führung durch einige der wichtigsten Aussteller bietet, die einen positiven Einfluss auf die Nachhaltigkeit von Laboren haben.

Als bisher größte Laborinnovationsmesse wird die Messe 2023 ein Muss für die gesamte Laborbranche sein. Um an der Lab Innovations 2023 teilzunehmen, die am 1. und 2. November im NEC in Birmingham stattfindet, besuchen Sie die Website der Messe und registrieren Sie sich für die diesjährige Messe. Und um mehr über nachhaltige Laborpraktiken zu erfahren, besuchen Sie SciMed am Stand E70 auf der Messe.