Let's talk about lab water
HPLC im Labor der Zukunft und die Folgen für die Wasseraufbereitung
26 Okt. 2021
Die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (englisch high performance liquid chromatography – HPLC) ist ein Verfahren, mit dem man nicht nur Substanzen trennt, sondern diese auch exakt identifizieren und quantifizieren kann. Die Entwicklungen der letzten Jahrzehnte waren rasant. Gleichzeitig stiegen damit auch die Anforderungen an das Personal und die Wasseraufbereitung. Wohin gehen die Entwicklungen noch? Welche Zukunft hat die HPLC im Labor noch und was bedeutet das für die Wasseraufbereitung?
Die HPLC ist ein etabliertes Verfahren, um Stoffgemische zu bestimmen und zu messen. Die Methode findet nahezu überall Anwendung: ob im Sport beim Kampf gegen Doping, in der Trinkwasserkontrolle, für die chemische Zusammensetzung bei Abwasseranalysen oder im pharmazeutischen Bereich für die Wirkstoffbestimmung. Den Ruf einer langsamen Trennmethode hat die HPLC schon längst hinter sich gelassen und besticht durch Präzision und breite Anwendbarkeit dank standardisierter Prozesse.
- Lesen Sie dazu auch: Wasserprobleme beheben - HPLC und Flüssigchromatographie
Auch die Leistungsfähigkeit hat rasante Entwicklungen genommen wie z.B. in der UHPLC (Ultra High Performance Liquid Chromatography) für besonders kleine Teilchen, in Kombination mit Massenspektronomie oder die vielversprechende SFC (Supercritical Fluid Chromatography) bei der CO2 als Lösungsmittel eingesetzt wird und daher Hoffnungen einer “grünen Chromatographie” weckt. Doch diese Entwicklungen lassen sich nicht unendlich fortsetzen. Aus mehreren Gründen:
- Labore unterliegen in der Regel einem hohen Kostendruck. Auch analytische Labore müssen sich hier fügen. Eine noch höhere Leistungsfähigkeit bzw. kürzere Laufzeit bei der Chromatographie würde einen höheren Einsatz an Energie (noch höherer Druck), Wasser und Verbrauchsmaterialien erfordern. Damit würden die Kosten wiederum enorm steigen.
- Fraglich ist auch, ob Methoden mit extrem kurzen Laufzeiten überhaupt auf eine Nachfrage treffen. Noch schnellere Verfahren und noch kleinere Einheiten in der breiten Anwendung sind eher nicht zu erwarten. Es geht Qualität vor Quantität.
- Alternative Verfahren wie SFC oder der Wasserstoffeinsatz in der Gaschromatographie sind noch nicht für die breite Masse finanzier- und nutzbar.
Genauigkeit, Vergleichbarkeit und Wirtschaftlichkeit gehen vor Schnelligkeit, weshalb die klassische HPLC in Laboren als etablierte Methode noch lange Zeit zu finden sein wird. Die Zukunft der HPLC im Labor wird sich daher eher um Begriffe wie Labor 4.0, das smarte Labor oder FutureLab drehen. Dabei geht es vorrangig um die Digitalisierung, die Steigerung der Effizienz des gesamten Labors und die Entlastung der Laborfachkräfte. Was bedeutet das für die Wasseraufbereitung?
Digitalisierung – (k)ein alter Hut!
Digitale Prozesse sind bei der HPLC natürlich keine Neuheit. Hier wären die hoch präzisen und standardisierten Verfahren kaum denkbar ohne digitale Unterstützung. Der Begriff „Labor 4.0“ steht aber für den vollständig vernetzten, selbststeuernden und selbst optimierenden Produktionsprozess im Labor, nahezu ohne menschliches Handeln. Hier sollten die Illusionen nicht zu groß werden: Aufgrund der sehr hohen Investitionskosten ist ein vollständig autarkes digitales Labor 4.0 in absehbarer Zeit eher unrealistisch. Auch eine vollautomatische eigenständige Wasserentnahme ohne Personal ist auf lange Sicht ebenfalls rein wirtschaftlich nicht vorstellbar. Daher müssen auch in Zukunft Reinstwassersysteme perfekt an die Bedürfnisse des Bedienpersonals angepasst sein - so wie unserePoint-of-use-Systeme von PURELAB.
Einige digitale Entwicklungen sind aber bei der Wasserversorgung heute bereits Realität: Reinstwasser lässt sich auf Knopfdruck in der exakt erforderlichen Qualität produzieren oder entsprechend planen. Das gelingt bereits mit sehr kurzen Vorlaufzeiten und ermöglicht es bei kleineren Mengen sogar, gleich mehrere Typen Reinstwasser in einer einzigen Anlage zu produzieren - also für HPLC und weitere Anwendungen im Labor parallel. Die Systeme zur Wasseraufbereitung werden künftig daher wohl flexibler, kompakter und leistungsfähiger - auch dank Digitalisierung.
Die Wasserqualitäten lassen sich mittlerweile vollautomatisch und digital ortsunabhängig jederzeit überwachen, mit dynamischen Alarmsystemen und automatischer vorausschauender Wartungsplanung. Das entlastet das Personal und macht die Administration von Reinstwassersystemen im Labor deutlich sicherer und einfacher. Mit HUBGRADE bieten wir schon heute eine voll funktionsfähige vernetzte Service-Lösung an, die noch wesentlich mehr kann, als nur Daten zu visualisieren: Stichwort Effizienz.
Ressourcen sparsam einsetzen - die Effizienz muss hoch sein
Energie, Wasserverbrauch, Abfall und Verbrauchsmaterialien: Labore müssen von Anfang bis Ende maximal kosteneffizient sein. Die Versorgung von Komponenten für die HPLC mit Reinstwasser rückt daher in den Fokus. Hier punkten erneut moderne Systeme im Zusammenspiel mit digitalen Services wie unserem Angebot von HUBGRADE. Anhand von Live-Daten werden unmittelbar exakte Trendberechnungen über Leistung, Verbrauch und Wartung geliefert. Damit können die Aufbereitungssysteme immer am optimalen Betriebspunkt eingesetzt werden. Das spart Ressourcen, Geld und Nerven.
Die Wasserqualitäten aller integrierten Systeme werden automatisch dokumentiert und ein Benchmarking der weltweiten Standorte des Kunden erstellt. Das ermöglicht Vergleichbarkeit sowie Transparenz und steigert letztlich die Gesamteffizienz des Labors. Wartungen können so besser geplant werden, die Anlagen laufen störungsfreier und zuverlässiger. HUBGRADE ist darüber hinaus auch ein direkter Kommunikationskanal zum Anlagenservice - eine Ursachenbehebung im Störungsfall wird damit um ein vielfaches schneller.
Wasseraufbereitung im HPLC-Labor der Zukunft
Eine zuverlässige HPLC-Analyse ist nur mit einer zuverlässigen Wasserqualität möglich. Dasselbe gilt für die Effizienz beim Einsatz von Personal und Ressourcen. Um die Arbeit des Fachpersonals zu entlasten und die Fehleranfälligkeit zu reduzieren, sind schon heute digitale Servicesysteme im Einsatz. Dieser Trend wird sich weiter fortsetzen, weshalb wir mit HUBGRADE diesen Service bereits heute in unseren Systemen zur Reinstwassererzeugung anbieten.
Die Wasseraufbereitung für die Chromatographie im Labor der Zukunft wird nicht ohne Personal auskommen, aber dafür vor allem smarter, vernetzter und sich auf eine benutzerfreundliche und ressourcenschonende Bedienung konzentrieren. Das spiegelt sich in der Unterstützung der Arbeit durch Teil-Automatisierung und neuer digitaler Service- und Assistenzsysteme wider. Die Reinstwassersysteme von ELGA Labwater sind schon heute fit für die Chromatographie im Labor der Zukunft.