Grüne Labore: Erforschung nachhaltiger ULT-Gefriergeräte und darüber hinaus

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

ULT-Gefriergeräte halten Bioproben oder Biomoleküle bei stabilen Temperaturen von -70℃ bis -196℃ und bewahren so die Integrität und Qualität der Proben, indem sie den Abbau und die biologische Aktivität begrenzen. Dies erfordert eine beeindruckende Technik, die sich auf eine hochwertige Isolierung, leistungsstarke Kompressoren, fortschrittliche Temperaturkontrollsysteme und Backup-Systeme stützt, um den Schutz vor Stromausfällen oder Temperaturschwankungen zu gewährleisten. 

Diese Aufgabe hat ihren Preis: Sie erfordert einen erheblichen Energieaufwand. Man schätzt, dass ein einziger ULT-Gefrierschrank etwa 20 kWh/Tag verbraucht, was in etwa der Menge eines Einfamilienhauses in den USA entspricht. Angesichts dieses Energieverbrauchs sind ULT-Gefriergeräte ein zentrales Element in der zunehmenden Diskussion über die Verringerung der Umweltauswirkungen von biowissenschaftlichen Labors und die Entwicklung der Branche in eine nachhaltigere Richtung geworden. 

ULT-Tiefkühltruhen haben sich von ihrem ursprünglichen "kalten Rechteck"-Format zu raffinierteren, schlankeren und energieeffizienteren Designs entwickelt. Aber sie sind nur ein Teil des Nachhaltigkeitspuzzles. Im folgenden Blog betrachten wir das Thema Nachhaltigkeit aus einem ganzheitlichen Blickwinkel und gehen auf verschiedene Hindernisse ein, die einer umweltfreundlicheren Kühllagerung und Lösung zur Verwaltung von Laborproben und wie wir uns die Zukunft der Nachhaltigkeit in den Biowissenschaften über den ULT-Gefrierschrank hinaus vorstellen.

Verbesserte Probenverwaltung in grünen Labors: Das Energieproblem der ULT-Gefriergeräte

Um den vollen Umfang des Energieverbrauchs von ULT-Gefriergeräten zu verstehen, müssen wir die aktuellen Probleme Ihres typischen Labors und die Hindernisse für ein effizienteres Probenmanagement in der Kühllagerung besser verstehen. Im Laufe der Jahrzehnte, die ich in den Biowissenschaften verbracht habe, habe ich mehrere allgemeine Probleme gesehen, die diejenigen plagen, die ULT-Gefriergeräte verwenden.

Proben Unbekannt

Bei Eppendorf haben wir aus erster Hand erfahren, 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 benutzt, die das Labor für andere Aufgaben verlassen haben. Infolgedessen hat sie seit Jahren niemand im Labor auch nur angefasst.

Warum also bleiben sie übrig? In vielen Labors sammeln sich diese unbekannten oder vergessenen Proben an, weil ihre Beseitigung Zeit und Energie kostet. Außerdem hat man Angst, Proben zu vernichten, die - ohne dass das Personal es weiß - wertvoll und unersetzlich sind. 

Immobilienprobleme

Die Anhäufung alter und unbekannter Proben macht die Gefrierschränke unübersichtlich und verwirrend für das derzeitige und zukünftige Personal. Außerdem beanspruchen diese Proben wertvollen Platz in den Gefrierschränken, so dass die Laborleiter gezwungen sind, neue Gefrierschränke zu kaufen, um neue Proben unterzubringen. 

Denken Sie darüber nach, ob Sie in Ihrem Labor jedes Jahr 2 bis 3 neue Gefrierschränke aufstellen, um neue Proben zu lagern, wenn der Platz für unbrauchbare Proben vollkommen ausreicht. 

Das sind 40 bis 60 kWh/Tag zusätzlicher Energieverbrauch und $20.000 bis $40.000 pro Jahr, die Ihr Labor in sein Budget einplanen muss.

Verkürzte Lebensdauer des Gefrierschranks und Integrität der Proben 

Wie lange brauchen Sie jedes Mal, wenn Sie Ihren ULT-Gefrierschrank öffnen, um Ihre Proben zu finden und zu entnehmen? 

15 Sekunden? Eine Minute? 

Wenn Ihr Gefrierschrank voller ungeordneter oder unbekannter Proben ist, wird die Zeit zwangsläufig länger. Hier ist eine Momentaufnahme dessen, was jedes Mal passieren kann, wenn Sie Ihre Gefriertruhe öffnen:

• Temperaturanstieg: Wenn Sie eine Gefrierschranktür öffnen, tritt warme Luft ein. Die warme Luft lässt die Temperatur im Inneren des Gefrierschranks ansteigen. Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs hängt von der Menge der eintretenden warmen Luft ab, die proportional zu der Zeit ist, in der das Gefriergerät geöffnet ist. Wenn die Temperatur ansteigt, kann die Unversehrtheit der Proben gefährdet sein.
• Kondenswasser: Warme, feuchte Luft, die in Ihren Gefrierschrank eindringt, kann an den kalten Oberflächen im Inneren des Gefrierschranks kondensieren, z. B. an Regalen, Wänden und Proben. 
• Frostaufbau: Die warme Luft, die in das Gefriergerät eindringt, kann zu Reifbildung an den Verdampferschlangen führen, was die Kühlleistung des Gefriergeräts verringern und weitere Temperaturschwankungen verursachen kann. Frost kann auch an der Gefrierschranktür kondensieren und in extremen Situationen das Schließen der Tür verhindern, was ein extremes Drehmoment erfordert, um den mechanischen Griff der Gefrierschranktür zu schließen.
• Überlastung des Verdichters: Wenn warme Luft in den Gefrierschrank eindringt, muss der Kompressor härter arbeiten, um Aufrechterhaltung der eingestellten Temperatur. Je länger die Tür geöffnet ist, desto härter muss der Kompressor arbeiten. Dadurch kann der Kompressor überlastet werden, was zu einer Beschädigung oder einem Ausfall des ULT-Gefriergeräts führen kann.

Die oben genannten Probleme nehmen zu, je länger Ihr Gefriergerät geöffnet ist. Dies verkürzt letztlich die Lebensdauer Ihres Gefriergeräts und der darin enthaltenen Proben. 

Verbesserung der Nachhaltigkeit: ULT Freezer Sample Management Lösung

Die oben genannten Probleme sind auf ineffiziente Verfahren zur Probenverfolgung und -verwaltung zurückzuführen. Letztendlich führen sie zu einer geringeren Produktivität, höheren Betriebskosten und einem eskalierenden Energieverbrauch. Es gibt zwar keine Möglichkeit, im Nachhinein herauszufinden, welche alten Proben Ihre Gefrierschränke verstopfen, aber wir können dafür sorgen, dass alle neuen Proben ordnungsgemäß katalogisiert, verfolgt und gelagert werden, um zu verhindern, dass sich energieverschwendende Laborpraktiken fortsetzen.

Bei Eppendorf und eLabNext haben wir eine End-to-End-Kühllagerlösung entwickelt, Sample360die den Schutz, die Lagerung, die Verfolgung und die Überwachung von Proben mit Hilfe einer benutzerfreundlichen Software ermöglicht. digitale Laborplattform. Zusammen mit unserem Barcodierungssystem RackScan und der GLP-konformen Probenverwaltungssoftware eLabInventory helfen wir ihnen, ihre ULT-Gefrierschränke zu organisieren und damit nachhaltiger zu gestalten.

Um Sample360 in Aktion zu sehen, Termin für eine persönliche Demo heute!