Green Labs: Erforschung nachhaltiger ULT-Gefrierschränke und mehr

Von Biobanken mit Millionen von Bioproben bis hin zu Ihrem akademischen Molekularbiologielabor — Probenverfolgung und Kühllagerung sind für einen effizienten und optimierten Laborbetrieb unerlässlich. Und der Ultratiefkühlschrank (ULT) ist das grundlegende Arbeitstier, das diesen kritischen Prozess unterstützt.

ULT-Gefrierschränke halten Bioproben oder Biomoleküle bei stabilen Temperaturen im Bereich von -70 °C bis -196 °C und bewahren die Integrität und Qualität der Proben, indem sie den Abbau und die biologische Aktivität einschränken. Dazu ist eine beeindruckende Technik erforderlich, die auf einer hochwertigen Isolierung, leistungsstarken Kompressoren, fortschrittlichen Temperaturregelsystemen und Backup-Systemen basiert, um den Schutz vor Stromausfällen oder Temperaturschwankungen zu gewährleisten.

Dieser Job hat seinen Preis: Er erfordert viel Energie. Schätzungen zufolge verbraucht ein einziger ULT-Gefrierschrank etwa 20 kWh/Tag, ungefähr die gleiche Menge wie ein Einfamilienhaus in den USA. Angesichts dieses Energieverbrauchs sind ULT-Gefrierschränke zu einem zentralen Element in der zunehmenden Diskussion darüber geworden, wie die Umweltbelastung durch biowissenschaftliche Labore reduziert und die Branche in eine nachhaltigere Richtung gelenkt werden kann.

ULT-Gefrierschränke haben sich von ihrem ursprünglichen „kalten Rechteck“ -Format zu raffinierteren, schlankeren und energieeffizienteren Designs erheblich weiterentwickelt. Sie sind jedoch nur ein Teil des Nachhaltigkeitspuzzles. Im folgenden Blog betrachten wir Nachhaltigkeit aus einer ganzheitlichen Perspektive und untersuchen verschiedene Hindernisse, die einer umweltfreundlicheren Kühllagerung entgegenstehen Lösung zur Verwaltung von Laborproben und wie wir uns die Zukunft der Nachhaltigkeit in den Biowissenschaften jenseits des ULT-Gefrierschranks vorstellen.

Verbesserung des Probenmanagements in umweltfreundlichen Labors: Das Energieproblem von ULT-Gefrierschränken

Um den vollen Umfang des Energieverbrauchs von ULT-Gefrierschränken zu verstehen, benötigen wir ein besseres Verständnis der aktuellen Probleme Ihres typischen Labors und der Hindernisse für ein effizienteres Probenmanagement in Kühllagern. Im Laufe der Jahrzehnte, die ich in den Biowissenschaften verbracht habe, habe ich mehrere häufige Probleme gesehen, mit denen Anwender von ULT-Gefrierschränken konfrontiert sind.

Unbekannte Proben

Bei Eppendorf haben wir aus erster Hand geschätzt und gesehen, dass etwa 25% der Gefrierschränke Proben enthalten, die für niemanden von Wert sind. Möglicherweise fehlen Informationen, sie sind völlig vergessen oder wurden zuletzt von Mitarbeitern verwendet, die das Labor verlassen haben, um andere Aufgaben zu übernehmen. Infolgedessen hat sie seit Jahren niemand im Labor auch nur angefasst.

Warum bleiben sie also? Viele Labore sammeln diese unbekannten oder vergessenen Proben, weil ihre Beseitigung Zeit und Energie kostet. Es besteht auch die Angst, Proben zu vernichten, die — ohne dass das aktuelle Personal davon weiß — wertvoll und unersetzlich sind.

Immobilienprobleme

Durch die Anhäufung alter und unbekannter Proben sind die Tiefkühlräume unübersichtlich und verwirrend für das aktuelle und zukünftige Personal. Darüber hinaus beanspruchen diese Proben wertvollen Platz im Tiefkühlschrank, sodass Laborleiter gezwungen sind, neue Gefrierschränke zu kaufen, um neue Proben aufnehmen zu können.

Denken Sie darüber nach, Ihrem Labor 2 bis 3 neue Gefrierschränke pro Jahr hinzuzufügen, um neue Proben aufzubewahren, wenn nutzlose Proben ausreichend Platz beanspruchen.

Das sind zusätzliche 40 bis 60 kWh/Tag an Energieverbrauch und zusätzliche 20.000 bis 40.000$ pro Jahr, die Ihr Labor in seinem Budget berücksichtigen muss.

Verkürzte Lebensdauer und Probenintegrität des Gefrierschranks

Wie lange dauert es, bis Sie Ihre Proben jedes Mal finden und entnehmen, wenn Sie Ihren ULT-Gefrierschrank öffnen?

15 Sekunden? Eine Minute?

Wenn Ihr Gefrierschrank mit unorganisierten oder unbekannten Proben übersät ist, wird die Zeit bestimmt länger sein. Hier ist eine Momentaufnahme dessen, was jedes Mal passieren kann, wenn Sie Ihren Gefrierschrank öffnen:

• Temperaturanstieg: Wenn Sie eine Gefrierschranktür öffnen, tritt warme Luft ein. Durch die warme Luft steigt die Temperatur im Gefrierschrank an. Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs hängt von der Menge an warmer Luft ab, die eindringt. Diese ist proportional zur Zeit, in der Ihr Gefrierschrank geöffnet ist. Wenn die Temperatur steigt, kann die Integrität der Proben gefährdet sein.
• Kondensation: Warme, feuchte Luft, die in Ihren Gefrierschrank gelangt, kann auf den kalten Oberflächen im Inneren des Gefrierschranks kondensieren, einschließlich Regalen, Wänden und Proben.
• Frostbildung: Die warme Luft, die in den Gefrierschrank gelangt, kann zu Frostablagerungen an den Verdampferschlangen führen, was die Kühleffizienz des Gefrierschranks verringern und zu weiteren Temperaturschwankungen führen kann. Frost kann auch an der Tür des Gefrierschranks kondensieren und in Extremsituationen das Schließen der Tür verhindern. Zum Schließen des mechanischen Griffs der Gefrierfachtür ist ein extremes Drehmoment erforderlich.
• Kompressorüberlastung: Wenn warme Luft in den Gefrierschrank gelangt, muss der Kompressor härter arbeiten Halten Sie die eingestellte Temperatur ein. Je länger die Tür geöffnet ist, desto härter muss der Kompressor arbeiten. Dies kann zu einer Überlastung des Kompressors führen, was möglicherweise zu Schäden oder Ausfällen des ULT-Gefrierschranks führen kann.

Die oben genannten Probleme nehmen nur zu, je länger Ihr Gefrierschrank geöffnet ist. Dies reduziert letztendlich die Lebensdauer Ihres Gefrierschranks und der darin enthaltenen Proben.

Verbesserung der Nachhaltigkeit: ULT-Lösung für das Probenmanagement von Tiefkühlgeräten

Die oben genannten Probleme sind auf ineffiziente Verfahren zur Probenverfolgung und -verwaltung zurückzuführen. Letztlich führen sie zu einer verringerten Produktivität, erhöhten Betriebskosten und einem eskalierenden Energieverbrauch. Es gibt zwar keine Möglichkeit, im Nachhinein herauszufinden, was die alten Proben sind, die Ihre Tiefkühlschränke verstopfen, aber wir können sicherstellen, dass alle neuen Proben angemessen katalogisiert, nachverfolgt und aufbewahrt werden, um zu vermeiden, dass im Labor ständig Energie verschwendet wird.

Bei Eppendorf und eLabNext haben wir eine Komplettlösung für Kühllager entwickelt, Beispiel 360, das den Schutz, die Lagerung, die Nachverfolgung und die Überwachung von Proben mithilfe eines einfach zu bedienenden Geräts ermöglicht digitale Laborplattform. Zusammen mit unserem Barcode-System RackScan und der GLP-konformen Probenverwaltungssoftware eLabInventory tragen wir dazu bei, dass ihre ULT-Gefrierschränke organisiert und somit nachhaltiger sind.

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