ANWENDUNGSGEBIETE
Seit ihrer Erfindung im Jahr 1951 ist die Reagenzplatte in vielen Anwendungen unverzichtbar geworden, darunter in der klinischen Diagnostik, Molekularbiologie und Zellbiologie sowie in der Lebensmittelanalytik und Pharmazie. Die Bedeutung der Reagenzplatte sollte nicht unterschätzt werden, da aktuelle wissenschaftliche Anwendungen mit Hochdurchsatz-Screening scheinbar unmöglich wären.
Diese Platten werden in zahlreichen Anwendungen im Gesundheitswesen, in der Wissenschaft, der Pharmazie und der Forensik eingesetzt und bestehen aus Einwegplastik. Nach Gebrauch werden sie verpackt und auf Mülldeponien oder in der Verbrennungsanlage entsorgt – oft ohne Energierückgewinnung. Diese Platten tragen damit zu den geschätzten 5,5 Millionen Tonnen Laborplastikmüll bei, die jährlich anfallen. Da die Plastikverschmutzung zu einem zunehmend besorgniserregenden globalen Problem wird, stellt sich die Frage: Könnten abgelaufene Reagenzplatten umweltfreundlicher entsorgt werden?
Wir diskutieren, ob wir Reagenzplatten wiederverwenden und recyceln können, und untersuchen einige der damit verbundenen Probleme.
WORAUS BESTEHEN REAGENZPLATTEN?
Reagenzplatten werden aus dem recycelbaren thermoplastischen Kunststoff Polypropylen hergestellt. Polypropylen eignet sich aufgrund seiner Eigenschaften hervorragend als Laborkunststoff – ein kostengünstiges, leichtes, langlebiges Material mit vielseitigem Temperaturbereich. Es ist außerdem steril, robust, leicht formbar und theoretisch einfach zu entsorgen. Sie können auch aus Polystyrol und anderen Materialien hergestellt werden.
Polypropylen und andere Kunststoffe, darunter Polystyrol, wurden ursprünglich entwickelt, um die Natur vor Ausbeutung und Raubbau zu bewahren. Heute bereiten sie jedoch große Sorgen um die Umwelt. Dieser Artikel konzentriert sich auf Teller aus Polypropylen.
ENTSORGUNG VON REAGENZPLATTEN
Abgelaufene Reagenzplatten werden in den meisten privaten und öffentlichen Laboren Großbritanniens auf eine von zwei Arten entsorgt: Entweder werden sie verpackt und auf Mülldeponien verbracht oder verbrannt. Beide Methoden sind umweltschädlich.
DEPONIE
Nach der Deponierung benötigen Kunststoffprodukte 20 bis 30 Jahre, um auf natürliche Weise abgebaut zu werden. Während dieser Zeit können die bei ihrer Herstellung verwendeten Zusatzstoffe, die Giftstoffe wie Blei und Cadmium enthalten, allmählich durch den Boden sickern und sich im Grundwasser ausbreiten. Dies kann für verschiedene Biosysteme äußerst schädliche Folgen haben. Daher ist es äußerst wichtig, Reagenzplatten nicht in den Boden zu bringen.
VERBRENNUNG
Müllverbrennungsanlagen verbrennen Abfälle, wodurch in großem Maßstab nutzbare Energie erzeugt werden kann. Bei der Verbrennung von Reagenzplatten treten folgende Probleme auf:
● Bei der Verbrennung von Reagenzplatten können Dioxine und Vinylchlorid freigesetzt werden. Beide Stoffe werden mit schädlichen Auswirkungen auf den Menschen in Verbindung gebracht. Dioxine sind hochgiftig und können Krebs, Fortpflanzungs- und Entwicklungsstörungen sowie Schäden am Immunsystem verursachen und den Hormonhaushalt beeinflussen [5]. Vinylchlorid erhöht das Risiko einer seltenen Form von Leberkrebs (hepatisches Angiosarkom) sowie von Hirn- und Lungenkrebs, Lymphomen und Leukämie.
● Gefährliche Asche kann sowohl kurzfristige Auswirkungen (wie Übelkeit und Erbrechen) als auch langfristige Auswirkungen (wie Nierenschäden und Krebs) haben.
● Treibhausgasemissionen aus Verbrennungsanlagen und anderen Quellen wie Diesel- und Benzinfahrzeugen tragen zu Atemwegserkrankungen bei.
● Westliche Länder verschicken ihren Müll häufig zur Verbrennung in Entwicklungsländer. In manchen Fällen geschieht dies in illegalen Anlagen, wo die giftigen Dämpfe schnell zu einer Gesundheitsgefahr für die Anwohner werden und alles Mögliche von Hautausschlägen bis hin zu Krebs verursachen.
● Gemäß der Richtlinie des Umweltministeriums sollte die Entsorgung durch Verbrennung das letzte Mittel sein
DAS AUSMASS DES PROBLEMS
Allein der britische Gesundheitsdienst NHS produziert jährlich 133.000 Tonnen Kunststoff, von denen nur 5 % recycelbar sind. Ein Teil dieses Abfalls ist auf die Reagenzplatten zurückzuführen. Im Rahmen seiner Kampagne „For a Greener NHS“ [2] setzt sich der NHS für die Einführung innovativer Technologien ein, um seinen CO2-Fußabdruck zu verringern, indem er, wo immer möglich, von Einweg- auf Mehrwegprodukte umsteigt. Das Recycling oder die Wiederverwendung von Polypropylen-Reagenzplatten sind beides Möglichkeiten, Platten umweltfreundlicher zu entsorgen.
WIEDERVERWENDUNG VON REAGENZPLATTEN
96-Well-Plattenkönnen theoretisch wiederverwendet werden, es gibt jedoch eine Reihe von Faktoren, die dies oft nicht praktikabel machen. Diese sind:
● Das Waschen für den erneuten Gebrauch ist extrem zeitaufwendig
● Die Reinigung ist mit Kosten verbunden, insbesondere bei Verwendung von Lösungsmitteln
● Wenn Farbstoffe verwendet wurden, können die zum Entfernen der Farbstoffe erforderlichen organischen Lösungsmittel die Platte auflösen
● Alle im Reinigungsprozess verwendeten Lösungsmittel und Reinigungsmittel müssen vollständig entfernt werden
● Die Platte muss sofort nach Gebrauch gewaschen werden
Um eine Platte wiederverwenden zu können, dürfen sie nach dem Reinigungsprozess nicht mehr vom Originalprodukt zu unterscheiden sein. Dabei sind weitere Komplikationen zu berücksichtigen: Wurden die Platten beispielsweise zur Verbesserung der Proteinbindung behandelt, kann der Waschvorgang die Bindungseigenschaften verändern. Die Platte wäre dann nicht mehr identisch mit dem Original.
Wenn Ihr Labor wiederverwenden möchteReagenzplatten, können automatische Plattenwaschgeräte wie dieses eine sinnvolle Option sein.
RECYCLING-REAGENZPLATTEN
Das Recycling von Platten umfasst fünf Schritte. Die ersten drei Schritte sind dieselben wie beim Recycling anderer Materialien, die letzten beiden sind jedoch entscheidend.
● Sammlung
● Sortieren
● Reinigung
● Wiederaufbereitung durch Schmelzen – das gesammelte Polypropylen wird in einen Extruder gegeben und bei 2.400 °C geschmolzen und pelletiert
● Herstellung neuer Produkte aus recyceltem PP
HERAUSFORDERUNGEN UND CHANCEN BEIM RECYCLING VON REAGENZPLATTEN
Das Recycling von Reagenzplatten verbraucht deutlich weniger Energie als die Herstellung neuer Produkte aus fossilen Brennstoffen [4] und ist daher eine vielversprechende Option. Allerdings gibt es eine Reihe von Hindernissen, die berücksichtigt werden müssen.
Polypropylen wird schlecht recycelt
Obwohl Polypropylen recycelbar ist, zählte es bis vor Kurzem zu den am wenigsten recycelten Produkten weltweit (in den USA liegt die Recyclingquote bei unter einem Prozent). Dafür gibt es zwei Hauptgründe:
● Trennung – Es gibt zwölf verschiedene Kunststoffarten, die sich nur schwer voneinander unterscheiden lassen, was die Trennung und das Recycling erschwert. Vestforbrænding, Dansk Affaldsminimering Aps und PLASTIX haben zwar neue Kameratechnologie entwickelt, die die Kunststoffe unterscheiden kann, diese wird jedoch nicht häufig eingesetzt. Daher muss Kunststoff manuell an der Quelle oder mithilfe ungenauer Nahinfrarot-Technologie sortiert werden.
● Eigenschaftsänderungen – Das Polymer verliert durch wiederholtes Recycling seine Festigkeit und Flexibilität. Die Bindungen zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff in der Verbindung werden schwächer, was die Qualität des Materials beeinträchtigt.
Es gibt jedoch Anlass zu Optimismus. Proctor & Gamble baut in Partnerschaft mit PureCycle Technologies in Lawrence County, Ohio, eine PP-Recyclinganlage, die recyceltes Polypropylen in neuwertiger Qualität herstellen soll.
LABORKUNSTSTOFFE SIND VON RECYCLINGPROGRAMMEN AUSGESCHLOSSEN
Obwohl Laborplatten in der Regel aus recycelbarem Material hergestellt werden, ist es ein weit verbreiteter Irrtum, dass alle Labormaterialien kontaminiert sind. Diese Annahme führt dazu, dass Reagenzplatten, wie alle Kunststoffe im Gesundheitswesen und in Laboren weltweit, automatisch vom Recycling ausgeschlossen werden, selbst wenn einige nicht kontaminiert sind. Etwas Aufklärung in diesem Bereich kann hilfreich sein, dem entgegenzuwirken.
Darüber hinaus präsentieren Unternehmen, die Laborgeräte herstellen, neuartige Lösungen, und Universitäten richten Recyclingprogramme ein.
Die Thermal Compaction Group hat Lösungen entwickelt, mit denen Krankenhäuser und unabhängige Labore Kunststoffe vor Ort recyceln können. Sie können Kunststoffe direkt an der Quelle trennen und das Polypropylen in feste Briketts verarbeiten, die dem Recycling zugeführt werden können.
Universitäten haben eigene Dekontaminationsmethoden entwickelt und mit Polypropylen-Recyclinganlagen über die Abholung des dekontaminierten Kunststoffs verhandelt. Der Altkunststoff wird anschließend in einer Maschine zu Pellets verarbeitet und für verschiedene andere Produkte verwendet.
ZUSAMMENFASSUNG
Reagenzplattensind ein alltäglicher Laborverbrauchsartikel und tragen zu den geschätzten 5,5 Millionen Tonnen Laborplastikmüll bei, die 2014 von rund 20.500 Forschungseinrichtungen weltweit erzeugt wurden. 133.000 Tonnen dieses jährlichen Abfalls stammen vom NHS und nur 5 % davon sind recycelbar.
Abgelaufene Reagenzplatten, die bisher von Recyclingsystemen ausgeschlossen waren, tragen zu diesem Abfall und den durch Einwegkunststoffe verursachten Umweltschäden bei.
Beim Recycling von Reagenzplatten und anderen Laborartikeln aus Kunststoff müssen einige Herausforderungen bewältigt werden. Im Vergleich zur Herstellung neuer Produkte kann das Recycling letztendlich weniger Energie verbrauchen.
Wiederverwenden oder Recyceln96-Well-Plattensind beides umweltfreundliche Möglichkeiten, mit gebrauchten und abgelaufenen Tellern umzugehen. Allerdings sind sowohl das Recycling von Polypropylen als auch die Annahme von gebrauchtem Kunststoff aus Forschungs- und NHS-Laboren sowie die Wiederverwendung von Tellern mit Schwierigkeiten verbunden.
Die Bemühungen zur Verbesserung des Waschens und Recyclings sowie der Wiederverwertung und Annahme von Laborabfällen laufen weiter. Neue Technologien werden entwickelt und implementiert, um die Entsorgung von Reagenzplatten umweltfreundlicher zu gestalten.
In diesem Bereich müssen noch einige Hindernisse überwunden werden und es bedarf weiterer Forschung und Ausbildung durch die in diesem Bereich tätigen Labore und Unternehmen.
Veröffentlichungszeit: 23. November 2022