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Safety Caps: Testbericht
Testbericht zur Effizienz von SCAT SafetyCaps
(2015 Safety Caps V1.0)
Safety Caps: SGS-Untersuchungsbericht
Untersuchungsbericht des Instituts SGS Fresenius
(2010 Safety Caps V1.0)
Der unterschätzte Wert der Laborluft
- Luftwechsel im Labor -
Autor: Peter Rebehn
Quelle: LABORPRAXIS Ausgabe Oktober 2020
Puffer sicher sammeln!
- Aktivkohle V3.0 -
Autor: Peter Rebehn
Quelle: LABORPRAXIS Ausgabe April 2021
Die zweite Schicht besteht ebenfalls aus hochaktivierter Aktivkohle, die für die Bindung saurer, gasförmiger Komponenten optimiert ist. Mit ihren drei Schichten deckt die neue Generation 3.0 der Abluftfilter damit das derzeit breiteste Stoffspektrum im Bereich HPLC-Sicherheit ab. Der Vorteil für den Anwender liegt v. a. darin, dass ein einziger Filtertyp für alle Anwendungen verwendet wird – selbst, falls sich Methode oder Lösungsmittelzusammensetzung ändern. In Sachen Lebensdauer der Filter bietet S.C.A.T. nach wie vor drei Größen (3, 6 und 12 Monate). Dieses Modell hat sich bei Anwendern bewährt: mit kleineren Größen bleibt man flexibler bei unterschiedlicher Auslastung der HPLC-Geräte. Möchte man seinen Jahresbedarf optimieren, z. B. bei Dauerbetrieb der HPLC, dann bieten die größeren Filter eine Kostenersparnis von bis zu 35 %. Der Laborbetreiber kann somit nicht nur den höchsten Sicherheitsstandard bei Arbeitssicherheit und Umweltschutz erfüllen, sondern profitiert gleichzeitig durch Planbarkeit und Wirtschaftlichkeit auf der Kostenseite – somit wird die Arbeit im Labor „doppelt“ sicher. Mehr Details...
Puffer sicher sammeln!
Um den pH-Wert eines Eluenten einzustellen (er sollte zwischen 2 und 8 liegen), werden diesem alkalische (basische) oder saure Additiva bzw. Puffer zugesetzt. Nachdem der Eluent die HPLC-Anlage durchlaufen hat, sollte er im Interesse der Sicherheit in einem geeigneten Sammelbehälter aufgefangen werden. Kanister mit über fünf Liter Fassungsvermögen müssen zusätzlich elektrisch ableitfähig sein, um Zündgefahren vorzubeugen (TRGS 727 / 4.55). Zum Schutz der Labormitarbeiter vor schädlichen Lösungsmitteldämpfen werden die Sammelbehälter mit Aktivkohlefiltern versehen. Der Status Quo: klassische Aktivkohle ist für organische Lösungsmittel anwendbar, jedoch unzureichend für Säuren oder Laugen. Handelsübliche Aktivkohle bietet außerdem nur vergleichsweise geringe Filterleistung bei der Adsorption (CTC) und der aktiven Filterfläche (zwischen 600 und 1.200 m²/g). Der Marktführer S.C.A.T. hat seine Abluftfilter innovativ weiterentwickelt: die aktive innere Oberfläche wurde um 25 % von 1.200 auf 1.500 m²/g gesteigert. Bei der CTC-Adsorption nach ASTM D3467 erreicht die neue Aktivkohle (mittlerweile in der Generation 3.0) den neuen Höchstwert von 90 % (bisher: 70 %). Speziell zur Bindung von alkalischen oder sauren Gasen wurden zwei zusätzliche Aktivkohle-Schichten eingezogen: die Erste verfügt über eine reaktive Imprägnierung, die alkalische Gase durch Chemisorption umwandelt und als „reagierte“ Komponenten bindet.
Der tägliche Umgang mit krebserregenden oder toxischen Stoffen ist in vielen Laboren unvermeidlich. Damit einhergehend besteht die Gefahr für Laboranten, über kontaminierte Luft beispielsweise an Atemwegserkrankungen zu erkranken. Eine wichtige Schutzmaßnahme ist daher der effiziente Luftwechsel im Labor. Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAUA) fordert prinzipiell, dass in jeder Stunde 25 Kubikmeter Luft pro Quadratmeter Laborfläche ausgetauscht werden. Labore müssen daher mit entsprechend leistungsstarken Lüftungsanlagen ausgestattet sein. Da ein Mensch nur etwa einen halben Kubikmeter Luft pro Stunde einatmet, ist so selbst bei austretenden Gefahrstoffen für eine hohe Verdünnung und möglichst große Sicherheit gesorgt. Wenn man nachweisen kann, dass keine erhöhte Gefährdung bei einer Labortätigkeit besteht, erlaubt die BAUA auch eine reduzierte oder natürliche Lüftung – dies macht sich kurzfristig bezahlt und spart tausende Euro.
Acht Wechsel als Standard
Als Maß für den Luftwechsel hat sich die Luftwechselrate etabliert. Sie beschreibt den Zuluftvolumenstrom der Raumluft bezogen auf das Bauvolumen. Die Luftwechselrate gibt das Vielfache des Raumvolumens an, das als Zuluft zugeführt oder als Abluft abgeführt wird. Eine Luftwechselrate von 8 bedeutet, dass die gesamte Raumluft acht Mal pro Stunde ausgetauscht wird. Wie viel Luft das pro Stunde und Quadratmeter ist, hängt von der Raumhöhe ab. Bei einer lichten Höhe von drei Metern, wie sie in vielen Laboren üblich ist, ergibt sich etwa der von der BAUA geforderte Luftaustausch von 25 m3 /m2 h. Daher hört man häufig die Luftwechselrate von 8 für Labore (genauer: 8,33). Zur Verdeutlichung: Beträgt die lichte Raumhöhe nur 2 m, dann müsste man das Raumvolumen 12,5 Mal austauschen, um die geforderten 25 m3 /m2 h sicherzustellen.
Was kostet Laborluft?
Grundsätzlich ist das Bestreben aber, den Luftwechsel so gering wie möglich zu halten, ohne die Gesundheit der Mitarbeiter zu gefährden. Denn die jährlichen Kosten für den Gesamtluftwechsel in einem Labor sind beträchtlich, wie folgende Beispielrechnung für ein rund um die Uhr betriebenes Labor von 120 m2 Laborfläche zeigt:
• Luftwechselrate: 25 m3/ m2h
• Laborfläche: 120 m2
• Luftwechselzeit pro Tag: 24 h
• Luftwechselzeit pro Jahr: 365 d
Multipliziert man diese vier Parameter, ergibt sich ein Gesamtluftwechsel von 26.280.000 m3 /Jahr. Nimmt man durchschnittliche Raumluftkosten von 2 Euro pro 1000 m3 und Jahr an, so ergeben sich jährliche Gesamtkosten für das Labor von 52.560 Euro – eine Summe, die einiges an Sparpotenzial bietet.
Sicher weniger Luftwechsel
Doch welche Möglichkeiten hat man, die Luftwechselrate im Rahmen der Technischen Regeln für Gefahrstoffe TRGS 526 zu senken, wie sie die BAUA fordert? Wie eingangs erwähnt, erlaubt es die TRGS unter Punkt 6.2.5, die Luftwechselrate mit verschiedenen Verfahren zu reduzieren, sofern die erforderliche Gefährdungsbeurteilung ergibt, „dass diese Maßnahme für die vorgesehenen Tätigkeiten dauerhaft ausreichend und wirksam ist“. Eine wirksame Maßnahme zur Reduzierung der Luftwechselrate sind beispielsweise hermetisch schließende Kappen auf Laborflaschen im Versorgungsbereich. Ebenfalls wirkungsvoll sind Abluftfilter auf Kanistern auf der Entsorgungsseite. Durch diese kleinen Maßnahmen kann auf Basis einer Gefährdungsbeurteilung die Luftwechselrate von Faktor 8 auf den Faktor 5 gesenkt werden – eine Reduktion von 38%. Nimmt man die zuvor errechneten jährlichen Gesamtkosten von 52.560 Euro an, so entspricht dies einen Einsparpotential von rund 20.000 Euro – es fallen dann für den reinen Luftwechsel nur noch 32.587 Euro pro Jahr an. Selbstredend lässt sich diese Ersparnis nicht direkt anrechnen. Schließlich müssen zunächst die Labore mit entsprechenden hermetisch schließenden Kappen ausgestattet werden. Eine Beispielrechnung für ein Labor mit 15 HPLC Anlagen ergibt hier Investitionskosten von rund 10.000 Euro im ersten Jahr (s. Tab. 1). In den Folgejahren fallen dann weiterhin 4650 Euro pro Jahr für den halbjährlichen Austausch von Abluftfilter und Belüftungsventilen an. Insgesamt werden diese zusätzlichen Betriebskosten aber durch den geringeren und damit preiswerteren Luftwechsel mehr als kompensiert. In Summe ergibt sich so ab dem zweiten Jahr jährlich ein Sparpotenzial von rund 15.000 Euro (s. Tab. 2). Diese Beispielrechnung zeigt, dass mit einfachen Maßnahmen jedes Labor deutlich Kosten sparen kann, nämlich rund 15.000 Euro pro Jahr – ohne Einbußen der Sicherheit. Mehr Details...
Der unterschätzte Wert der Laborluft
Testbericht zur Effizienz von S.C.A.T. SafetyCaps
Problemstellung
Was passiert, wenn ein HPLC-Anwender die mobile Phase in den Vorratsflaschen über Kapillare durch “offene Verschlusskappen“ leitet und keine S.C.A.T. SafetyCaps verwendet?
Für einen 31-tägigen Vergleich wurden Test-Chromatogramme von 3 PAKs (polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen) verwendet.
Prozedur
Vier Flaschen wurden mit einer identischen Mischung aus Wasser und Methanol gefüllt = 20 + 80 (Gewichtsprozent). Mit Flasche B als Referenz wurde ein Vergleichschromatogramm der drei PAKs (polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe) Naphthalin, Pyren und Chrysen aufgenommen. Nach Aufnahme des Referenzchromatogramms wurden alle Flaschen bei Raumtemperatur 31 Tage in einem Abzug gelagert, die einen sanften Luftstrom über die Oberseite der Flaschen gewährleistete.
Testergebnisse
Der Test führte zu dem eindeutigen Ergebnis, dass ohne die Verwendung geschlossener Lösungsmittelzufuhrsysteme, wie sie durch SCAT SafetyCaps garantiert werden, bereits nach relativ kurzer Zeit unzuverlässige Retentionszeiten auftreten können. Wie erwartet zeigten Flasche A und B keine signifikanten Gewichtsänderungen. Im Gegensatz dazu trat bei Flasche C und D ein signifikanter und unkontrollierter Flüssigkeitsverlust durch Verdunstung auf (siehe Tabelle unten). Nach 31 Tagen wurde bei Verwendung der mobilen Phase von Flasche C und Flasche D die Trennung der drei PAKs unter identischen HPLC Bedingungen wiederholt (gleiches HPLC-System, gleiche Säule usw.). Im Ergebnis wurde eine deutliche Erhöhung sämtlicher Retentionszeiten der Testverbindungen festgestellt, eine retentionszeitbasierte Identifikation der Verbindungen wäre also völlig unmöglich. Bei Annahme eines “linearen Verhaltens“ bei der Verdunstung der mobilen Phase wird deutlich, dass sogar nach eintägiger Verwendung von teilweise offenen Flaschen mit Änderungen der Retentionszeit zu rechnen ist. Mehr Details...
Untersuchungsbericht
Laborsicherheit mit Leidenschaft!
Innovatoren-Portrait über SCAT in der LaborPraxis, Ausgabe Oktober 2022
Laborsicherheit mit Leidenschaft!
Innovatoren-Portrait in der LaborPraxis Oktober 2022
Wenn ein Comic-Charakter zu tief an der Lösemittelflasche schnuppert, wird er zum verrückten Professor. Im realen Leben haben Lösemitteldämpfe weniger unterhaltsame Folgen und sind daher mit allen Mitteln zu vermeiden. Dies hat sich das Unternehmen SCAT auf die Fahne geschrieben – und damit Laborsicherheit zur Hauptaufgabe gemacht.
Am Anfang war die Vorsicht, vielleicht sogar ein bisschen Furcht, wenn man in der Ausbildung oder im Studium zum ersten Mal im Labor steht und mit diversen toxischen Lösemitteln und krebserregenden Chromaten konfrontiert ist. Jeder Handgriff erfolgt mit bedacht, jeder Versuchsaufbau wird doppelt und dreifach überprüft. Mit den Jahren kommt dann die Übung. Die Abläufe sind vertraut, die Sicherheitsvorkehrungen bekannt und der Umgang mit den Gefahrstoffen wird routiniert und sicher. Ab hier gilt es, das Bewusstsein für die potenziellen Gefahren im Labor aufrechtzuerhalten. Denn ansonsten droht der Schritt in die nächste Stufe: sorglose Gewohnheit. Selbst den besten Labormitarbeitern passiert es nach Jahren der Routine, dass sie nachlässig bei der persönlichen Schutzausrüstung oder anderen Sicherheitsmaßnahmen im Labor werden.
Dieses Dilemma ist auch dem Team von SCAT bekannt, dem „Safety Centre for Analytical Technologies“. Das Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, Anwender im analytischen Labor dabei zu unterstützen, sich vor gesundheitsschädlichen Stoffen in der Arbeitsumgebung zu schützen. Seit bald 25 Jahren entwickeln die Experten dazu neue technische Vorrichtungen, die besonders den Umgang mit Lösemitteln in nasschemischen Laboren und bei HPLC-Anwendungen sicherer machen sollen. Dabei ist das Team mit kreativen Ideen und vollem Einsatz und Leidenschaft dabei. So hat ein Mitarbeiter seine Idee, einen Fülltrichter mit einer Gummilippe abzudichten, kurzerhand selbst auf Praxistauglichkeit geprüft: Tupperdose mit Essigwasser füllen, Gummiabdichtung dazu und dann über Nacht unters Bett gestellt, um den Geruchstest zu machen.
Dieser Einsatz hat nicht nur dazu geführt, dass SCAT seitdem eben solche Gummidichtungen auf den Trichtern verwendet, sondern auch den engagierten Mitarbeiter im Unternehmen quasi unsterblich gemacht. Denn die besagten Trichter heißen wie er selbst MARCO. Seitdem haben sich auch andere Teammitglieder in Produktnamen verewigt, etwa im Kugeltrichter ARNOLD oder im Universal Waste Hub JAN. „Wir alle bei SCAT sind von den Gedanken getrieben, das Labor zu einem sicheren Arbeitsplatz zu machen", fasst Managing Partner Peter Rebehn die Unternehmensphilosophie zusammen. Nur bei den Safety Waste Caps LISA wurde sozusagen gemogelt, räumt er im Gespräch mit LABORPRAXIS ein. „Das ist ein Kunstname. Wir hatten schon so viele Männernamen, da war es einfach an der Zeit, auch mal ein Produkt mit einem Frauennamen aufzunehmen.“
Mission: Sicherheit – und Geldsparen als Nebeneffekt
Rebehn ist seit 2018 als Managing Partner bei SCAT tätig kennt die Tücken im Laboralltag. „Am liebsten besuchen wir unsere Kunden vor Ort und beraten sie direkt im Labor. Da es unser täglich Brot ist, erkennen wir sofort, wo es noch Lücken in der Arbeitssicherheit gibt“, sagt er. Ein typisches Bild, was gerade im universitären Kontext noch immer viel zu häufig anzutreffen ist, sind HPLC-Anlagen, deren Lösemittelversorgung über mehr oder weniger kreativ selbst abgedichtete Vorratsflaschen erfolgt: Manchmal ist die Flaschenöffnung mit Alufolie abgedeckt, manchmal mit Glaswolle, oft wird der Schlauch auch durch Parafilm gesteckt und manchmal sogar einfach ohne weitere Abdeckung in den offenliegenden Flaschenhals gelegt. Auch eine einfache Verschlusskappe reicht bei weitem nicht.
All das ist mehr oder weniger unzureichend, da sich das Lösemittel so leicht in der Luft verteilen kann und die Gefahr besteht, dass Mitarbeiter die gesundheitsschädlichen Dämpfe einatmen. Schließlich gehören – trotz zunehmender Bestrebungen, toxische Substanzen im Labor durch weniger gefährliche zu ersetzen – weiterhin Gefahrstoffe wie Methanol und Acetonitril zu oft genutzten Eluenten in der HPLC.
SCAT hat sich deshalb in seinem Geschäftsbereich „Safety Solutions“ u. a. auf sichere, hermetisch schließende Verschlusskappen für Lösemittelbehälter spezialisiert, sowohl auf der Versorgungs- als auf der Entsorgungsseite für Vorratsflaschen wie auch für Abfallbehälter – und damit offenbar genau den richtigen Nerv getroffen. „Ich hatte noch nie jemanden im Labor, der meinte: Nee, das brauche ich nicht.“, sagt Peter Rebehn. Die Safety Caps sind mit einem Belüftungsventil ausgestattet, welches einen emissionsfreien Druckausgleich in der Lösemittelflasche erlaubt. Zudem ist ein Abluftfilter aufgeschraubt, der die Lösungsmitteldämpfe adsorbiert, sowie Dämpfe von Laugen und Säuren bindet. Die innere Oberfläche der Aktivkohle erzielt mit 1.500 m2/g einen Spitzenwert, wie der Experte hervorhebt. So werden Arbeitsplatzgrenzwerte für toxische Lösemittel wie Methanol oder Acetonitril problemlos eingehalten und die Arbeitssicherheit der Mitarbeiter gewährleistet.
Hermetisch abschließende Sicherheitskappen haben aber noch einen weiteren Vorteil neben dem Sicherheitsaspekt, betont Rebehn: „Bei hermetisch schließenden Kappen gibt es weniger Emissionen und damit weniger Verbrauch. Das wird aktuell wieder wichtiger, weil gerade auch die Preise für Lösemittel steigen.“ Hinzu komme, dass sich durch die besser abgedichteten Lösemittelbehälter die Luftwechselrate im Labor ohne Sicherheitseinbußen von 8- auf 5-fach senken lässt, was wiederum Kosten im Labor spart, wie Sicherheitsexperte Rebehn ergänzt. So lassen sich laut einer Beispielrechnung für ein HPLC-Labor mit 15 Anlagen auf 120 m2 jedes Jahr 10.000 bis 15.000 Euro sparen.
SCAT-Connect-Box für die Automation großer HPLC-Labore
Die neueste Entwicklung des SCAT-Teams soll nun die Sicherheit im HPLC-Labor noch weiter verbessern und zudem die Nutzerfreundlichkeit erhöhen. Im Sinne der zunehmenden Digitalisierung und Automatisierung haben die Produktentwickler ein System auf den Weg gebracht, mit dem sich der Füllstand der Vorratsflaschen und Abfallbehälter steuern und überwachen lässt: SCAT- Connect.
Kernstück dafür ist die SCAT-Connect-Box. Von der zentralen Steuerungseinheit führen Silikonschläuche in die einzelnen Vorratsbehälter. Durch die Schläuche wird Sauerstoff gepumpt, der am Schlauchende des Lösemittelgefäßes entweicht. Abhängig von der Füllhöhe des Gefäßes ändert sich der Druck, der zum Herauspumpen des Gases nötig ist. Durch diesen Zusammenhang kann nach einmaliger Kalibration für das verwendete Lösemittel und das zugehörige Gefäß die Füllhöhe berechnet werden. „Dieses hydrostatische Messprinzip ist nicht neu, aber für unsere Industrie im Laborkontext gab es das in der Anwendung so noch nicht“, sagt Rebehn.
Die so ermittelten Füllstände können Laboranten dann in Echtzeit bequem über eine App am Computer, Tablet oder Smartphone einsehen. Ein weiterer Vorteil: Über Pumpen füllt das System automatisch die Vorratsflaschen aus einem größeren Vorratstank nach, sodass seltener ein Nachschütten von Lösemittel nötig ist. Ver- und Entsorgungssysteme können damit zukünftig voll digitalisiert werden, verspricht der Geschäftsführer. Das spart nicht nur Arbeit, sondern verringert auch die Expositionsgefahr, weil seltener mit den Lösemitteln direkt interagiert wird. Besonders für große Analytik-Labore mit vielen HPLC-Anlagen schafft man mehr Freiräume für die Laboranten, weil Probenläufe über längere Zeit automatisiert und ohne Eingriffe des Personals funktionieren.
Erst wenn der Abfallcontainer voll ist, erhält ein Mitarbeiter über die App eine Nachricht und muss den Container leeren bzw. wechseln. Ein akustischer Alarm kann ebenfalls eingeschaltet werden, um auf kritische Füllstände hinzuweisen. „Wir investieren hier viel Geld in Übermorgen“, sagt Peter Rebehn und ist zuversichtlich, dass diese Investition sich lohnt – nicht nur für das eigene Unternehmen, sondern auch für die großen HPLC-Labore, die von der neuen Technik profitieren sollen. Zwei Pilotsysteme mit der SCAT-Connect-Box seien bereits im Einsatz, weitere werden folgen.
Ein „verrückter Professor“ wird zum Markenbild
Die Safety Caps und die SCAT-Connect-Box sind nur zwei Beispiele, wie SCAT die Arbeit im Labor effizienter und v. a. sicherer machen möchte. Ein wesentlicher Bestandteil für das Verbessern der Laborsicherheit sind aber gar nicht die über 1.600 Artikel aus eigener Entwicklung für den sicheren Umgang mit gesundheitsschädlichen Flüssigkeiten. „Es ist auch viel Überzeugungsarbeit und Aufklärungsarbeit nötig“, betont Rebehn. „Dafür sind wir oft auf Messen, um die Anwender für das Thema zu sensibilisieren und mit Vorträgen zu schulen.“ Nur so könne man der Schattenseite von zu viel Routine entgegenwirken und langfristig einen zu sorglosen Umgang im Labor vermeiden.
Was passiert, wenn man Laborsicherheit nicht ernst nimmt, zeigt schließlich der comichafte „verrückte Professor“ des Markenauftritts von SCAT. „Der war ursprünglich als abschreckendes Beispiel gedacht“, verrät der Applikationsspezialist. „Weil wenn Sie zu viel Lösemittel einatmen, macht das irgendwann weich in der Birne.“ Richtig abschreckend scheint er allerdings nicht zu wirken, sondern zieht eher interessierte und neugierige Blicke z. B. bei Messen an.
So ziert das Antlitz des wahnsinnig lachenden Charakters mittlerweile Taschen, Vortragsfolien und Produktverpackungen von SCAT und hat für einen hohen Wiedererkennungswert der Marke gesorgt. Und wer sich für die Gefahren im Labor regelmäßig sensibilisiert und entsprechende Vorsichtsmaßnahmen ergreift, braucht schließlich auch gar nicht zu fürchten, aufgrund zu viel inhalierter Lösemitteldämpfe selbst zu einem „verrückten Professor“ zu werden. Mehr Details...
