Migliorare la sostenibilità del laboratorio con solventi ecologici

I laboratori di ricerca sono ambienti complicati e non è sempre chiaro cosa si può fare per migliorare la sostenibilità. Ad oggi, la maggior parte della discussione sulla sostenibilità si è concentrata sull’efficienza energetica di strumenti e apparecchiature, come cappe chimiche e congelatori criogenici. Anche se questo è importante, significa che aspetti come la selezione dei prodotti chimici e dei solventi vengono trascurati.Qui Paul Vanden Branden, direttore di SciMed, espositore di Lab Innovations 2023 e membro del comitato consultivo della fiera, discute dei modi in cui i laboratori possono aggiornare i metodi sperimentali e la selezione dei solventi per essere più sostenibili senza danneggiare i risultati.

Il cambiamento climatico è senza dubbio la questione più urgente del nostro tempo e molti scienziati avvertono che, se non verranno compiuti progressi significativi verso una società più sostenibile, i danni al pianeta diventeranno irreversibili. Il governo del Regno Unito si è impegnato a livello legislativo a raggiungere l’obiettivo di zero emissioni nette di carbonio entro il 2050, ma è improbabile che ciò accada a meno che non vi siano cambiamenti sostanziali nei settori industriali come l’industria dei laboratori.

Il rapporto sulla sostenibilità dell'University College di Londra per il 2021 ha riferito che circa la metà delle emissioni dell'università provenivano dai suoi laboratori. I risultati di questo rapporto, e di altri simili, indicano che i laboratori devono fare di più. In definitiva, ciò significa che il settore dei laboratori avrà un impatto significativo sulla probabilità di raggiungere l’obiettivo di zero emissioni entro il 2050. Pertanto, i laboratori devono affrontare problemi quali il consumo energetico e la selezione dei prodotti chimici e dei solventi.

Passare ai solventi verdi

I solventi organici, come l'esano, sono comunemente usati in vari processi chimici, come separazioni ed estrazioni, ma sono piuttosto dannosi per l'ambiente. Pertanto, un obiettivo chiave per l’industria dei laboratori è ridurne l’uso a favore di alternative ecologiche ai solventi.

L'esano è ampiamente utilizzato per estrarre contaminanti oleosi dall'acqua e dal suolo per analisi e per estrarre oli commestibili da semi e verdure grazie alla sua efficienza in questi esperimenti, che tradizionalmente non potevano essere eguagliati da alternative. Tuttavia, i sistemi a CO2 supercritica ora consentono di ottenere risultati comparabili senza utilizzare una sostanza chimica così dannosa.

Ad esempio, la CO2 liquida supercritica non è infiammabile, non è tossica, non è dannosa per l’ambiente, è facile da preparare e non contribuisce al riscaldamento globale perché la CO2 di processo viene riciclata nel sistema. L'estrazione con fluido supercritico (SFE) è un'area di crescente interesse e la CO2 è il fluido supercritico più comune utilizzato nelle procedure SFE in sostituzione dell'uso tradizionale dell'esano.

La SFE viene eseguita pompando CO2 supercritica attraverso un letto fisso di substrato dove la CO2 scorre attraverso il substrato e dissolve i componenti solubili fino al loro esaurimento. Il solvente caricato viene quindi fatto passare attraverso un separatore dove i componenti solubili vengono fatti precipitare regolando la temperatura e la pressione prima che la CO2 venga condensata e ricircolata.

Controllando la densità dei fluidi di CO2 supercritici, possono replicare le prestazioni di vari solventi organici le cui polarità vanno dall'n-pentano, con la densità più bassa, alla piridina, con la densità più alta. Questa caratteristica consente di eseguire procedure selettive di estrazione, purificazione e frazionamento.

Questo è solo uno dei tanti esempi di modi in cui l'industria dei laboratori può migliorare la selezione di sostanze chimiche e solventi nella sperimentazione per migliorare la sostenibilità senza incidere negativamente sui risultati. Al Lab Innovations di quest'anno, i visitatori potranno toccare con mano molti di questi metodi e parlare con i principali esperti del settore su come migliorare la sostenibilità nei loro laboratori.

Il Sustainable Laboratory tornerà a Lab Innovations nel 2023, ospitato da Andy Evans, direttore di Green Light Laboratories, e offrirà informazioni sui modi in cui i laboratori possono diventare più sostenibili e condividerà alcuni casi di studio basati sui dati. Inoltre, la fiera ospiterà ancora una volta il percorso della sostenibilità, una novità per Lab Innovations nel 2022, per offrire ai visitatori una visita guidata ad alcuni dei principali espositori che hanno un impatto positivo sulla sostenibilità del laboratorio.