Gibt es eine alternative Möglichkeit, abgelaufene Reagenzplatten zu entsorgen?

ANWENDUNGSBEREICHE

Seit der Erfindung der Reagenzplatte im Jahr 1951 ist sie in vielen Anwendungen unverzichtbar geworden; einschließlich klinischer Diagnostik, Molekularbiologie und Zellbiologie sowie in der Lebensmittelanalytik und Pharmazeutik. Die Bedeutung der Reagenzplatte sollte nicht unterschätzt werden, da aktuelle wissenschaftliche Anwendungen im Hochdurchsatz-Screening scheinbar unmöglich wären.

Diese Platten werden in einer Vielzahl von Anwendungen im Gesundheitswesen, in der Wissenschaft, in der Pharmaindustrie und in der Forensik eingesetzt und bestehen aus Einwegkunststoff. Das bedeutet, dass sie nach dem Gebrauch in Säcke verpackt und auf Mülldeponien entsorgt oder durch Verbrennung entsorgt werden – oft ohne Energierückgewinnung. Wenn diese Platten in den Abfall gelangen, tragen sie zu einem Teil der geschätzten 5,5 Millionen Tonnen Laborkunststoffabfall bei, der jedes Jahr anfällt. Da die Plastikverschmutzung zu einem globalen Problem mit zunehmender Besorgnis wird, stellt sich die Frage: Könnten abgelaufene Reagenzienplatten auf umweltfreundlichere Weise entsorgt werden?

Wir besprechen, ob wir Reagenzplatten wiederverwenden und recyceln können, und untersuchen einige der damit verbundenen Probleme.

WAS SIND REAGENZPLATTEN HERGESTELLT?

Reagenzplatten werden aus dem recycelbaren Thermoplast Polypropylen hergestellt. Polypropylen eignet sich aufgrund seiner Eigenschaften gut als Laborkunststoff – ein erschwingliches, leichtes, langlebiges Material mit einem vielseitigen Temperaturbereich. Es ist außerdem steril, robust und leicht formbar und lässt sich theoretisch leicht entsorgen. Sie können auch aus Polystyrol und anderen Materialien hergestellt werden.

Doch Polypropylen und andere Kunststoffe, einschließlich Polystyrol, die entwickelt wurden, um die Natur vor Raubbau und Übernutzung zu bewahren, bereiten heute große Umweltbedenken. Dieser Artikel konzentriert sich auf Platten aus Polypropylen.

ENTSORGUNG VON REAGENZPLATTEN

Abgelaufene Reagenzplatten aus den meisten privaten und öffentlichen Labors im Vereinigten Königreich werden auf zwei Arten entsorgt. Sie werden entweder „verpackt“ und auf Mülldeponien verbracht oder verbrannt. Beide Methoden sind schädlich für die Umwelt.

DEPONIE

Nach dem Vergraben auf einer Mülldeponie dauert es zwischen 20 und 30 Jahren, bis Kunststoffprodukte auf natürliche Weise biologisch abgebaut werden. Während dieser Zeit können die bei der Herstellung verwendeten Zusatzstoffe, die Giftstoffe wie Blei und Cadmium enthalten, nach und nach durch den Boden sickern und ins Grundwasser gelangen. Dies kann äußerst schädliche Folgen für mehrere Biosysteme haben. Es ist eine Priorität, die Reagenzplatten vom Boden fernzuhalten.

VERBRENNUNG

Verbrennungsanlagen verbrennen Abfall, der in großem Maßstab nutzbare Energie erzeugen kann. Wenn die Verbrennung als Methode zur Zerstörung von Reagenzplatten eingesetzt wird, treten folgende Probleme auf:

● Bei der Verbrennung von Reagenzplatten können Dioxine und Vinylchlorid freigesetzt werden. Beide sind mit schädlichen Auswirkungen auf den Menschen verbunden. Dioxine sind hochgiftig und können Krebs, Fortpflanzungs- und Entwicklungsprobleme verursachen, das Immunsystem schädigen und Hormone beeinträchtigen [5]. Vinylchlorid erhöht das Risiko einer seltenen Form von Leberkrebs (hepatisches Angiosarkom) sowie von Gehirn- 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 transportieren Abfälle oft zur Verbrennung in Entwicklungsländer, in manchen Fällen in illegalen Anlagen, wo die giftigen Dämpfe schnell zu einer Gesundheitsgefahr für die Bewohner werden und alles von Hautausschlägen bis hin zu Krebs verursachen können.

● Gemäß der Richtlinie des Umweltministeriums sollte die Entsorgung durch Verbrennung der letzte Ausweg sein

Das Ausmaß des Problems

Allein der NHS produziert jährlich 133.000 Tonnen Kunststoff, wobei nur 5 % davon recycelbar sind. Ein Teil dieses Abfalls ist auf die Reagenzplatte zurückzuführen. Wie der NHS bekannt gab, ist er „Für einen umweltfreundlicheren NHS“ [2] und setzt sich für die Einführung innovativer Technologien ein, um seinen CO2-Fußabdruck zu verringern, indem er, wo möglich, von Einweg- auf wiederverwendbare Geräte umsteigt. Das Recycling oder die Wiederverwendung von Polypropylen-Reagenzplatten sind beide Möglichkeiten, Platten umweltfreundlicher zu entsorgen.

WIEDERVERWENDUNG VON REAGENZPLATTEN

96-Well-Plattenkönnen theoretisch wiederverwendet werden, aber es gibt eine Reihe von Faktoren, die dazu führen, dass dies oft nicht möglich ist. Diese sind:

● Das erneute Waschen ist äußerst zeitaufwändig

● Die Reinigung ist mit Kosten verbunden, insbesondere durch die Verwendung von Lösungsmitteln

● Wenn Farbstoffe verwendet wurden, können die zum Entfernen der Farbstoffe erforderlichen organischen Lösungsmittel die Platte auflösen

● Alle bei der Reinigung verwendeten Lösungs- und Reinigungsmittel müssen vollständig entfernt werden

● Die Platte muss sofort nach Gebrauch gewaschen werden

Damit eine Platte wiederverwendet werden kann, müssen die Platten nach dem Reinigungsprozess nicht mehr vom Originalprodukt zu unterscheiden sein. Es sind auch andere Komplikationen zu berücksichtigen. Wenn die Platten beispielsweise zur Verbesserung der Proteinbindung behandelt wurden, kann der Waschvorgang auch die Bindungseigenschaften verändern. Das Schild wäre nicht mehr dasselbe wie das Original.

Wenn Ihr Labor eine Wiederverwendung wünschtReagenzplattenAutomatisierte Plattenwaschmaschinen wie diese könnten eine praktikable Option sein.

RECYCLING-REAGENZPLATTEN

Das Recycling von Platten umfasst fünf Schritte. Die ersten drei Schritte sind die gleichen wie beim Recycling anderer Materialien, die letzten beiden sind jedoch von entscheidender Bedeutung.

● Sammlung

● Sortieren

● Reinigung

● Wiederaufbereitung durch Schmelzen – das gesammelte Polypropylen wird einem Extruder zugeführt und bei 4.640 °F (2.400 °C) geschmolzen und pelletiert

● Herstellung neuer Produkte aus recyceltem PP

HERAUSFORDERUNGEN UND CHANCEN BEIM RECYCLING VON REAGENZPLATTEN

Das Recycling von Reagenzplatten erfordert viel weniger Energie als die Herstellung neuer Produkte aus fossilen Brennstoffen [4], was es zu einer vielversprechenden Wahl macht. Es gibt jedoch eine Reihe von Hindernissen, die berücksichtigt werden müssen.

POLYPROPYLEN WIRD SCHLECHT RECYCELT

Während Polypropylen recycelt werden kann, war es bis vor Kurzem eines der am wenigsten recycelten Produkte weltweit (in den USA geht man davon aus, dass es für die Post-Consumer-Verwertung mit einer Recyclingrate von weniger als 1 Prozent recycelt wird). Dafür gibt es zwei wesentliche Gründe:

● Trennung – Es gibt 12 verschiedene Arten von Kunststoffen und es ist sehr schwierig, den Unterschied zwischen den verschiedenen Arten zu erkennen, was es schwierig macht, sie zu trennen und zu recyceln. Obwohl von Vestforbrænding, Dansk Affaldsminimering Aps und PLASTIX eine neue Kameratechnologie entwickelt wurde, die den Unterschied zwischen Kunststoffen erkennen kann, wird sie nicht häufig verwendet, sodass Kunststoffe manuell an der Quelle oder durch ungenaue Nahinfrarottechnologie sortiert werden müssen.

● Eigenschaftsänderungen – Das Polymer verliert durch aufeinanderfolgende Recyclingvorgänge seine Festigkeit und Flexibilität. Die Bindungen zwischen Wasserstoff und Kohlenstoff in der Verbindung werden schwächer, was sich auf die Qualität des Materials auswirkt.

Es gibt jedoch Anlass zum Optimismus. Procter & Gamble baut in Zusammenarbeit mit PureCycle Technologies eine PP-Recyclinganlage in Lawrence County, Ohio, die recyceltes Polypropylen mit „jungfräulicher“ Qualität herstellen wird.

LABOR-KUNSTSTOFFE SIND VON RECYCLINGSYSTEMEN AUSGESCHLOSSEN

Obwohl Laborplatten in der Regel aus recycelbarem Material hergestellt werden, ist es ein weit verbreitetes Missverständnis, dass alle Labormaterialien kontaminiert sind. Diese Annahme bedeutet, dass Reagenzplatten, wie alle Kunststoffe im Gesundheitswesen und in Laboren auf der ganzen Welt, automatisch von Recyclingsystemen ausgeschlossen sind, selbst wenn einige davon nicht kontaminiert sind. Eine gewisse Aufklärung in diesem Bereich kann hilfreich sein, um dem entgegenzuwirken.

Darüber hinaus präsentieren Hersteller von Laborbedarf neuartige Lösungen und Universitäten richten Recyclingprogramme ein.

Die Thermal Compaction Group hat Lösungen entwickelt, die es Krankenhäusern und unabhängigen Laboren ermöglichen, Kunststoffe vor Ort zu recyceln. Sie können Kunststoffe an der Quelle trennen und das Polypropylen in feste Briketts umwandeln, die dem Recycling zugeführt werden können.

Universitäten haben interne Dekontaminationsmethoden entwickelt und mit Polypropylen-Recyclingbetrieben über die Sammlung des dekontaminierten Kunststoffs verhandelt. Der gebrauchte Kunststoff wird dann in einer Maschine pelletiert und für eine Vielzahl anderer Produkte verwendet.

ZUSAMMENFASSUNG

Reagenzplattensind ein alltägliches Laborverbrauchsmaterial und tragen zu den geschätzten 5,5 Millionen Tonnen Laborkunststoffabfall bei, die 2014 von etwa 20.500 Forschungseinrichtungen weltweit erzeugt wurden. 133.000 Tonnen dieses jährlichen Abfalls stammen vom NHS und nur 5 % davon sind recycelbar.

Abgelaufene Reagenzplatten, die in der Vergangenheit von Recyclingsystemen ausgeschlossen waren, tragen zu diesem Abfall und den durch Einwegkunststoffe verursachten Umweltschäden bei.

Beim Recycling von Reagenzienplatten und anderen Laborkunststoffartikeln müssen Herausforderungen bewältigt werden, deren Recycling im Vergleich zur Herstellung neuer Produkte möglicherweise weniger Energie erfordert.

Wiederverwendung oder Recycling96-Well-PlattenBeides sind umweltfreundliche Möglichkeiten, mit gebrauchten und abgelaufenen Tellern umzugehen. Allerdings gibt es sowohl beim Recycling von Polypropylen als auch bei der Annahme gebrauchter Kunststoffe aus Forschungs- und NHS-Labors sowie bei der Wiederverwendung von Platten Schwierigkeiten.

Es werden weiterhin Anstrengungen unternommen, das Waschen und Recycling sowie die Wiederverwertung und Annahme von Laborabfällen zu verbessern. Neue Technologien werden entwickelt und implementiert in der Hoffnung, dass wir Reagenzplatten umweltfreundlicher entsorgen können.

Es gibt in diesem Bereich noch einige Hindernisse, die überwunden werden müssen, und es bedarf weiterer Forschung und Aufklärung durch Laboratorien und Industrien, die in diesem Bereich tätig sind.