יותר ויותר מעבדות מחפשות כיום דרכים להפחית את ההשפעה הסביבתית של תהליכי העבודה, מבלי לפגוע באיכות האנליזה או לשנות את השיטות הקיימות.זה היה גם הנושא המרכזי בוובינר מקצועי של Merck שעסק ב־ Green LC גישה שמטרתה להפחית את ההשפעה הסביבתית של תהליכי כרומטוגרפיה נוזלית.אחד המסרים המרכזיים שעלו בוובינר היה שהדרך למעבדה ירוקה יותר אינה חייבת להתחיל בהשקעה בציוד חדש. במקרים רבים ניתן להשיג שיפור באמצעות אופטימיזציה של שיטות העבודה, שימוש בקולונות מתקדמות יותר ומעבר לממסים ממקור ביולוגי.
מהו ? Green LC כרומטוגרפיה נוזלית, לרבות מערכות HPLC ו־LC-MS היא אחת הטכניקות החשובות ביותר במעבדות אנליטיות. עם זאת, השימוש בה כרוך לעיתים בצריכה גבוהה של ממסים אורגניים וביצירת פסולת כימית.מטרת Green LC היא להפחית את ההשפעה הסביבתית של תהליכי האנליזה, תוך שמירה על ביצועים אנליטיים גבוהים, אמינות התוצאות ועמידה בדרישות האיכות והרגולציה.לפני שמבצעים שינוי בשיטה, חשוב לבחון מספר שאלות:
במקרים רבים, שיפורים קטנים בשיטה הקיימת יכולים להביא לחיסכון משמעותי בצריכת ממסים, לקיצור זמני האנליזה ולהפחתת כמות הפסולת.
קולונות מתקדמות וטכנולוגיית Core-Shell
אחד הגורמים המשפיעים ביותר על ביצועי ההפרדה הוא גודל חלקיקי חומר המילוי ומבנה החלקיקים בתוך הקולונה.הקטנת גודל החלקיקים יכולה לאפשר יעילות הפרדה גבוהה יותר, פיקים צרים יותר וזמני הרצה קצרים יותר.היתרונות האפשריים כוללים:
עם זאת, הקטנת גודל החלקיקים גורמת בדרך כלל לעלייה בלחץ הנגדי במערכת. לכן, קולונות בעלות חלקיקים קטנים במיוחד עשויות לדרוש מערכות המסוגלות לפעול בלחצים גבוהים יותר.
טכנולוגיית Core-Shell מציעה חלופה יעילה. חלקיק Core-Shell בנוי מליבה מוצקה המוקפת במעטפת נקבובית דקה, בניגוד לחלקיקי סיליקה נקבוביים לחלוטין, שבהם כל נפח החלקיק הוא נקבובי.
המבנה הייחודי מקצר את מרחקי הדיפוזיה של האנליטיים בתוך החלקיק ומאפשר לקבל יעילות הפרדה גבוהה ופיקים צרים, תוך שמירה על לחץ עבודה מתון יחסית.
עבור מעבדות רבות, זו דרך יעילה לשפר את ביצועי ההפרדה ולקצר את זמני האנליזה גם במערכות HPLC קיימות, ללא צורך מידי בהחלפת הציוד.קולונות בקוטר קטן – פחות ממס, פחות פסולת
אחת הדרכים המשמעותיות להפחתת צריכת הממסים היא מעבר לקולונות בעלות קוטר פנימי קטן יותר.כאשר שומרים על מהירות זרימה ליניארית מתאימה, מעבר מקולונה בקוטר פנימי של 4.6 מ"מ לקולונה בקוטר פנימי של 2.1 מ"מ מאפשר להפחית באופן משמעותי את קצב הזרימה של הפאזה הניידת.המשמעות היא:
בנתונים שהוצגו בוובינר ניתן היה לראות כי במקרים מסוימים ניתן להגיע להפחתה של עד כ־80% בצריכת הממסים.
עם זאת, מעבר לקולונות צרות דורש התאמה נכונה של נפח ההזרקה, קצב הזרימה, נפח המערכת וה־Dead Volume. התאמות אלו חשובות כדי למנוע הרחבת פיקים ולשמור על איכות ההפרדה.ממסים ממקור ביולוגי (Bio-based Solvents) נושא נוסף שעלה בוובינר היה השימוש בממסים ממקור ביולוגי (Bio-based Solvents).בניגוד למה שניתן לחשוב, לא מדובר בהכרח בממסים חדשים או במולקולות בעלות תכונות כימיות שונות. מדובר באותן מולקולות מוכרות המשמשות כיום בכרומטוגרפיה, כגון מתנול, אתנול ואצטוניטריל, אך מקור חומרי הגלם המשמשים לייצורן שונה.
במקום לייצר את הממסים מחומרי גלם המבוססים על מקורות פוסיליים, הם מיוצרים באופן מלא או חלקי מחומרי גלם מתחדשים.
היתרון המרכזי הוא האפשרות לשמור על השיטה האנליטית הקיימת:
מכיוון שמדובר באותה מולקולה כימית, התכונות הפיזיקליות והכרומטוגרפיות נשמרות. לכן, המעבר לממס ממקור ביולוגי יכול להיות פשוט יחסית מבחינה תפעולית.
מעבר לפשטות היישום, קיים גם יתרון סביבתי משמעותי. לפי הנתונים שהוצגו בוובינר, שימוש בממסים ממקור ביולוגי יכול להפחית בכ־30% את טביעת הרגל הפחמנית בהשוואה לממסים המיוצרים ממקורות פוסיליים.
לצורך הערכת שיעור הפחמן שמקורו בחומרי גלם ביולוגיים, ניתן להשתמש במדידת פחמן־14:
המשמעות עבור המעבדה היא שניתן לבצע צעד משמעותי לכיוון קיימות, מבלי לפגוע באיכות התוצאות ומבלי לשנות את שיטות העבודה הקיימות.לסיכום – Green LC הוא שילוב של פתרונות
אחד המסרים המרכזיים שעלו בוובינר היה שאין פתרון יחיד שיהפוך את המעבדה לירוקה יותר.הגישה היעילה ביותר מבוססת על שילוב של מספר צעדים:
בסופו של דבר, קיימות במעבדה אינה בהכרח דורשת שינוי גדול או השקעה משמעותית בציוד חדש. לעיתים דווקא שינויים קטנים, הדרגתיים ומבוססי מדע מאפשרים להפחית את צריכת הממסים, לצמצם את כמות הפסולת ולהקטין עלויות – תוך שמירה על איכות התוצאות האנליטיות.רוצים לבחון כיצד להפוך את תהליכי ה־ LC במעבדה שלכם ליעילים וברי־קיימא יותר?אני וצוות המומחים של מרקורי נשמח לסייע בבחינת האפשרויות המתאימות למעבדה שלכם – החל מאופטימיזציה של שיטות קיימות, דרך בחירת קולונות מתאימות ועד למעבר לממסים ממקור ביולוגי.
לעיתים, שינוי קטן בפרמטר אחד יכול להוביל לחיסכון משמעותי בצריכת הממסים, להפחתת כמות הפסולת ולשיפור תהליך האנליזה.
מוזמנים ליצור איתי קשר ולבחון יחד כיצד ניתן להתאים את עקרונות Green LC לצרכים הספציפיים של המעבדה שלכם.
מריה גוטרץ
[email protected]
054-7631715
מחברת המאמר מריה גוטהרץ בוגרת המכללה האקדמית SCE, הינה מהנדסת כימית (B.Sc) בעלת כ-10 שנות ניסיון בכימיה אנליטית ופיתוח שיטות. מריה מומחית בתפעול, תחזוקה ופיתוח שיטות על מגוון רחב של מכשור אנליטי מתקדם. בעלת רקע נרחב בתעשייה האגרוכימית, הכולל פיתוח פורמולציות מורכבות והעברת תהליכים מפיתוח לייצור. שילוב של הבנה הנדסית מעמיקה עם דיוק מעבדתי גבוה ויכולת פתרון בעיות (Troubleshooting) במערכות טכנולוגיות.
אתר זה עושה שימוש "בעוגיות" (Cookies) לצורך תפעול שוטף ותקין בהתאם למדיניות הפרטיות