В съвременните научноизследователски и аналитични лаборатории устойчивостта се е превърнала във важна тема, която не може да бъде пренебрегната. С все по-строгите екологични разпоредби и глобалния фокус върху екологичното развитие, индустриите търсят начини за намаляване на разхищението на ресурси и замърсяването на околната среда.

Сцинтилационните флакони, като широко използван консуматив в лабораториите, се използват главно за съхранение на радиоактивни проби и анализ на течно сцинтилационно броене.Тези сцинтилационни флакони обикновено са изработени от стъкло или пластмаса и в повечето случаи са за еднократна употреба. Тази практика обаче генерира голямо количество лабораторни отпадъци и също така увеличава оперативните разходи.

Ето защо е станало особено важно да се проучат възможностите за сцинтилационни флакони за многократна употреба.

Проблеми с традиционните сцинтилационни флакони

Въпреки решаващата роля на сцинтилационните флакони в лабораторните изследвания, техният модел за еднократна употреба създава множество екологични и ресурсни проблеми. Следните са основните предизвикателства, свързани с използването на традиционни сцинтилационни флакони:

1. Въздействие върху околната среда от еднократната употреба

• Натрупване на отпадъциЛабораториите използват голям брой сцинтилационни флакони всеки ден в области, включващи радиоактивни проби, химичен анализ или биологични изследвания, и тези флакони често се изхвърлят директно след употреба, което води до бързо натрупване на лабораторни отпадъци.
• Проблем със замърсяванетоТъй като сцинтилационните флакони могат да съдържат радиоактивен материал, химически реактиви или биологични проби, много страни изискват тези изхвърлени флакони да се изхвърлят съгласно специални процедури за опасни отпадъци.

2. Консумация на ресурси от стъклени и пластмасови материали

• Производствена цена на стъклени сцинтилационни флакониСтъклото е енергоемък производствен материал, производственият му процес включва топене при висока температура и консумира много енергия. Освен това, по-голямото тегло на стъклото увеличава въглеродните емисии по време на транспортиране.
• Екологични разходи за пластмасови сцинтилационни флакониМного лаборатории използват сцинтилационни флакони, изработени от пластмаса, чието производство зависи от петролни ресурси, както и пластмаси, които имат изключително дълъг цикъл на разлагане, което е още по-обременяващо за околната среда.

3. Предизвикателства при изхвърлянето и рециклирането

• Трудности при сортирането и рециклиранетоИзползваните сцинтилационни флакони често съдържат остатъчна радиоактивност или химикали, които затрудняват повторната им употреба чрез смесена система за рециклиране.
• Високи разходи за изхвърлянеПоради изискванията за безопасност и съответствие, много лаборатории трябва да се обърнат към специализирана компания за обезвреждане на опасни отпадъци, за да изхвърлят тези изхвърлени флакони, което не само увеличава оперативните разходи, но и допълнително натоварва околната среда.

Моделът за еднократна употреба на традиционните сцинтилационни флакони оказва натиск върху околната среда и ресурсите по много начини. Следователно, проучването на алтернативи за многократна употреба е от решаващо значение за намаляване на лабораторните отпадъци, намаляване на потреблението на ресурси и повишаване на устойчивостта.

Търсенето на сцинтилационни флакони за многократна употреба

В опит да намали лабораторните отпадъци, да оптимизира използването на ресурсите и да намали оперативните разходи, научната общност активно проучва варианти за сцинтилационни флакони за многократна употреба. Това проучване се фокусира върху иновации в материалите, техники за почистване и стерилизация и оптимизиране на лабораторните процеси.

1. Материални иновации

Използването на този издръжлив материал е ключът към многократната употреба на сцинтилационните флакони.

• По-издръжливо стъкло или високоякостна пластмасаТрадиционните стъклени сцинтилационни флакони са крехки, а пластмасовите сцинтилационни флакони могат да се разградят поради химическо въздействие. Следователно, разработването на по-устойчиви на удар и химикали материали, като боросиликатно стъкло или инженерни пластмаси, може да подобри експлоатационния живот на стъклените бутилки.
• Материали, които могат да издържат на многократно пране и стерилизацияМатериалите трябва да са устойчиви на високи температури, силни киселини и основи, както и на стареене, за да се гарантира, че ще останат физически и химически стабилни след многократни цикли на употреба. Използването на материали, които могат да издържат на стерилизация при висока температура и налягане или силно окислително почистване, може да подобри възможността им за многократна употреба.

2. Технология за почистване и стерилизация

За да се гарантира безопасността на сцинтилационните флакони за многократна употреба и надеждността на експерименталните данни, трябва да се използват ефикасни техники за почистване и стерилизация.

• Приложение на автоматизирани системи за почистванеЛабораториите могат да въведат специализирани автоматизирани системи за почистване на флакони в комбинация с ултразвуково почистване, високотемпературно водно почистване или почистване с химични реактиви, за да отстранят остатъците от пробите.
• Химическо почистванеНапример, използването на киселинно-алкални разтвори, окислители или ензимни разтвори е подходящо за разтваряне на органични вещества или отстраняване на упорити замърсители, но може да съществува риск от химически остатъци.
• Физическо почистваненапример ултразвукова, автоклавна стерилизация, която намалява употребата на химически реактиви и е по-екологична, подходяща за лабораторни среди с високи изисквания за замърсяване.
• Изследване на технологията за почистване без остатъциЗа радиоактивни проби или високопрецизни експерименти, изследванията върху по-ефективна технология за обеззаразяване (напр. плазмено почистване, фотокаталитично разграждане) могат допълнително да подобрят безопасността при повторна употреба на флакони.

3. Оптимизация на лабораторните процеси

Само флаконите за многократна употреба не са достатъчни за постигане на целите за устойчивост и лабораториите трябва да оптимизират процесите си на употреба, за да гарантират осъществимостта на повторната употреба.

• Въведете стандартизиран процес на рециклиране и повторна употребаРазработете процес на лабораторно ниво за управление на рециклирането, сортирането, почистването и повторната употреба на флакони, за да се гарантира, че интензивната употреба отговаря на експерименталните изисквания.
• Осигуряване на целостта на данните и предотвратяване и контрол на кръстосаното замърсяванеЛабораториите трябва да въведат система за контрол на качеството, за да избегнат въздействието на кръстосаното замърсяване на флаконите върху експерименталните данни, като например използването на баркодове или RFID за управление на проследяването.
• Анализ на икономическата осъществимостОценете първоначалната инвестиция (напр. закупуване на оборудване, разходи за почистване) и дългосрочните ползи (напр. намалени разходи за обществени поръчки, намалени разходи за изхвърляне на отпадъци) от програмата за флакони за многократна употреба, за да се гарантира, че тя е икономически жизнеспособна.

Чрез иновации в материалите, оптимизиране на техниките за почистване и стерилизация и стандартизирано управление на лабораториите, решенията за многократна употреба на сцинтилационни флакони са ефективни за намаляване на лабораторните отпадъци, намаляване на въздействието върху околната среда и подобряване на устойчивостта на лабораториите. Тези проучвания ще осигурят важна подкрепа за изграждането на зелени лаборатории в бъдеще.

Успешни практики

1. Анализ на екологичните и икономическите ползи

• Ползи за околната средаНамалена консумация на пластмаси и стъкло за еднократна употреба, което намалява въглеродния отпечатък на лабораторията. По-ниски разходи за обезвреждане на отпадъци и намалена зависимост от депа и инсталации за изгаряне. Намалено генериране на опасни отпадъци (напр. радиоактивни или химически замърсители) и повишено спазване на екологичните изисквания от страна на лабораториите.
• Икономически ползиВъпреки първоначалната инвестиция в почистващо оборудване и оптимизирани процеси на управление, разходите за закупуване на лабораторни консумативи могат да бъдат намалени с 40-60% в дългосрочен план. Намаляване на разходите за обезвреждане на отпадъци, особено за специалното боравене с опасни отпадъци. Подобряване на оперативната ефективност и намаляване на времето за престой в експерименталните дейности чрез оптимизиране на управлението на лабораторията.
• ISO14001 (Система за управление на околната среда)Много лаборатории се насочват към съответствие със стандарта ISO14001, който насърчава намаляването на лабораторните отпадъци и оптимизирането на използването на ресурсите. Програмата за флакони за многократна употреба отговаря на изискванията на този аспект от системата за управление.
• ДПП (Добра производствена практика) и ДПП (Добра лабораторна практика)Във фармацевтичната индустрия и в изследователските лаборатории, повторната употреба на всякакви консумативи трябва да отговаря на строги стандарти за почистване и валидиране. Флаконите за многократна употреба отговарят на тези изисквания за управление на качеството чрез научни процеси на почистване и стерилизация, както и системи за проследяване на данни.
• Национални разпоредби за управление на опасни отпадъциМного страни са въвели по-строги разпоредби за лабораторните отпадъци, като например RCRA (Закон за опазване и възстановяване на ресурсите) в САЩ и Рамковата директива за отпадъците (2008/98/ЕО) в ЕС, която насърчава намаляването на опасните отпадъци, а програмата за флакони за многократна употреба е в съответствие с тази тенденция.

Програмата за сцинтилационни флакони за многократна употреба оказа положително въздействие върху опазването на околната среда, контрола на икономическите разходи и ефективността на лабораторните операции. Освен това, подкрепата на съответните индустриални стандарти и разпоредби осигурява насока и защита за развитието на устойчиви експерименти. В бъдеще, с непрекъснатата оптимизация на технологиите и включването на повече лаборатории, се очаква тази тенденция да се превърне в новата нормалност в лабораторната индустрия.

Бъдещи перспективи и предизвикателства

Очаква се програмата за сцинтилационни флакони за многократна употреба да се използва все по-широко с напредването на концепцията за устойчивост на лабораторията. Въпреки това, все още съществуват технически, културни и регулаторни предизвикателства при внедряването. Бъдещите насоки ще се фокусират върху иновации в материалите, напредък в технологиите за почистване и автоматизация и подобрения в управлението на лабораториите и индустриалните стандарти.

1. Насоки за технологични подобрения

За да се подобри осъществимостта на флаконите за многократна употреба, бъдещите изследвания и технологично развитие ще се съсредоточат върху следните области:

• Подобряване на материалаРазработване на по-издръжливо стъкло или инженерни пластмаси, като например високоякостно силикатно стъкло, устойчиво на допир, PFA (флуоропласт) и др., за да се подобри повтаряемият експлоатационен живот на флаконите.
• Ефективна технология за почистване и стерилизацияВ бъдеще, нанопокривните материали могат да се използват, за да направят вътрешната стена на флаконите по-хидрофобна или олеофобна, за да се намалят остатъците от замърсяване. Освен това, в процеса на почистване в лабораториите могат да се приложат нови технологии като плазмено почистване, фотокаталитично разграждане и почистване със свръхкритична течност.
• Автоматизирани системи за почистване и проследяванеБъдещите лаборатории могат да използват интелигентни системи за управление, като роботизирани системи за почистване, автоматизирани линии за стерилизация, и да включат проследяване с RFID или QR код, за да гарантират, че употребата, почистването и контролът на качеството на всеки флакон могат да се наблюдават в реално време.

2. Проблеми с лабораторната култура и приемането

Въпреки че напредъкът в технологиите направи възможни решенията за многократна употреба със сцинтилационни флакони, промените в лабораторната култура и навиците за употреба остават предизвикателство:

• Адаптация на лабораторния персонал: лабораторният персонал може да предпочете да използва консумативи за еднократна употреба и е загрижен, че повторното използване на стъклени флакони може да повлияе на експерименталните резултати или да увеличи натоварването. Ще е необходимо бъдещо обучение и стандартизация на практиките, за да се подобри приемането.
• Надеждност на данните и опасения за кръстосано замърсяванеЛабораторният персонал може да се притеснява, че повторно използваните сцинтилационни флакони могат да доведат до замърсяване на пробите или да повлияят на точността на данните. Поради това трябва да се въведат строги процеси на почистване, стерилизация и валидиране, за да се гарантира, че качеството е сравнимо с това на сцинтилационните флакони за еднократна употреба.
• Съображения за разходи и възвръщаемост на инвестициитеМного лаборатории може да са обезпокоени от високата цена на първоначалната инвестиция и следователно е необходимо да предоставят доклад за икономическа осъществимост, който демонстрира предимствата на дългосрочните икономии на разходи, за да се увеличи приемането от ръководството на лабораторията.

3. По-нататъшно подобряване на регулаторните и безопасни стандарти

В момента стандартизираното управление на лабораторните консумативи за многократна употреба все още е в начален етап и бъдещите разпоредби и индустриални стандарти ще бъдат разработени в посока на по-строги и подобрени:
Установяване на стандарти за качество за сцинтилационни флакони за многократна употреба: Необходимо е да се разработят международни или индустриални стандарти, за да се гарантира безопасността на повторната употреба.

• Съответствие на лабораторните изисквания и регулаторни изискванияВ индустрии с високи изисквания за безопасност, като например фармацевтични продукти, тестване на храни и радиологични експерименти, регулаторните агенции може да се нуждаят от изясняване на обхвата на приложение, изискванията за почистване и изискванията за съответствие за флакони за многократна употреба.
• Насърчаване на сертифицирането на зелени лабораторииВ бъдеще правителствата или индустриалните организации могат да въведат системи за сертифициране на зелени лаборатории, за да насърчат приемането на екологично устойчиви лабораторни решения, включително намаляване на пластмасите за еднократна употреба, оптимизиране на управлението на отпадъците и увеличаване на дела на консумативите за многократна употреба.

Заключение

В условията на нарастващ проблем, свързан с устойчивостта на лабораторията, решенията за многократна употреба със сцинтилационни флакони са доказали своята технически осъществимост и предлагат значителни екологични, икономически и лабораторни оперативни предимства.

Устойчивостта на лабораторията не е просто въпрос на минимизиране на отпадъците, но и съображение за отговорност и дългосрочни ползи.

В бъдеще се очаква сцинтилационните флакони за многократна употреба да се превърнат в основен избор в лабораторната индустрия, тъй като технологиите продължават да се развиват и индустриалните стандарти се усъвършенстват. Чрез приемането на по-екологични и ефикасни стратегии за управление на лабораторните доставки, лабораториите не само ще могат да намалят въздействието си върху околната среда, но и ще подобрят оперативната си ефективност и ще насочат научните изследвания и индустрията в по-устойчива посока.