Do You Know the Environmental Impact of Your HPLC?

Význam tématu

V laboratorním prostředí představuje spotřeba energie významnou složku celkového ekologického dopadu. S rostoucími cíli na dekarbonizaci v různých odvětvích výzkumu a průmyslu je klíčové porozumět spotřebě energie analytických přístrojů nejen na provozní úrovni, ale i ve vztahu k počtu analyzovaných vzorků. HPLC systémy jsou dlouhodobě provozovány v režimu kontinuálního měření, a proto optimalizace jejich energetické náročnosti přináší reálnou šanci na snížení uhlíkové stopy laboratoře.

Cíle a přehled studie / článku

Studie popisuje energetickou spotřebu čtyř různých Agilent InfinityLab LC systémů, označených neziskovou organizací My Green Lab ACT. Cílem je kvantifikovat spotřebu energie ve třech provozních stavech (idle, ready, run), přepočítat ji na denní provoz osmi či šestnácti hodin a vypočítat energii na jeden vzorek. Na základě těchto dat mají uživatelé možnost lépe porovnat instrumenty z hlediska ekologické efektivity při reálném nasazení.

Použitá metodika a instrumentace

Experimentální měření bylo provedeno za standardních laboratorních podmínek na čtyřech LC systémech:

• Agilent 1220 Infinity II LC – isokratický provoz
• Agilent 1220 Infinity II LC – gradientní provoz se vzorkovačem a termostatem
• Agilent 1260 Infinity II LC – modulární konfigurace (kvaternární pumpa, autosampler s chlazením, termostat, detektor)
• Agilent 1290 Infinity II LC – vysokotlaká konfigurace s DAD detektorem (standardní a HT režim)

Pro měření energie byly použity:

• CLM 221 power meter (Christ Electronic Systems)
• ALMEMO 2590 datalogger (Ahlborn)

Chromatografické separace sledovaly přednastavené komerční metody na vhodných stanovených kolónách Agilent. Spotřeba energie byla sledována po dobu dvou hodin v každém ze tří provozních stavů a následně přepočtena na osmihodinový pracovní den (standardně) a šestnáctihodinový rutinní provoz (režim HT).

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza ukázala, že celková spotřeba energie na den byla nejnižší u isokratického 1220 Infinity II LC, avšak díky nízkému počtu měřených vzorků připadají na jeden vzorek až 267 kJ. Naopak v HT režimu 1290 Infinity II LC zpracovalo 240 vzorků s průměrnou spotřebou pouze 88 kJ na vzorek. Mezi dvěma režimy 1220 II LC (isokratickým a gradientním) byla rozdílná spotřeba na vzorek 267 kJ versus 190 kJ. Modulární 1260 II LC dosáhla nejvyšší hodnoty 380 kJ na vzorek při 40 vzorcích denně. Standardní 1290 II LC pak spotřebovala přibližně 160 kJ na vzorek při 120 vzorcích.

Přínosy a praktické využití metody

Metodika poskytuje kvantitativní přehled o spotřebách energie HPLC systémů ve vztahu k výkonu (vzorky za den). Uživatelé tak mohou:

• Vybrat vhodný systém podle denního zatížení a požadovaného výstupu.
• Zohlednit ekologickou stopu na jeden analyzovaný vzorek místo pouhého celkového příkonu.
• Optimalizovat pracovní postupy (např. přechod na HT režim nebo úsporné nastavení ready/idle stavů).

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další vývoj HPLC systémů s důrazem na:

• Snížení spotřeby v režimu připravenosti a nečinnosti.
• Využití obnovitelných zdrojů energie přímo v laboratořích.
• Automatizaci provozních cyklů řízenou softwarovými strategiemi pro optimalizaci energetické efektivity.
• Integraci real-time monitoringu spotřeby energie a prediktivních modelů pro plánování provozu.

Závěr

Při výběru HPLC systému pro rutinní či vysoce propustné aplikace je klíčové porovnat energii na vzorek místo pouhého denního odběru. Studie potvrzuje, že HT provoz 1290 Infinity II LC nabízí nejnižší energetickou náročnost na jednotku výstupu. Současně flexibilní konfigurace modularity a správné plánování provozu mohou výrazně zvýšit ekologickou efektivitu laboratoře.

Reference

1. https://www.novartis.com/our-company/corporate-responsibility/environmental-sustainability
2. https://www.astrazeneca.com/sustainability/environmental-protection.html
3. https://www.mygreenlab.org/
4. https://act.mygreenlab.org/manufacturers.html
5. https://act.mygreenlab.org/equipment.html