Šiuolaikinėse mokslinių tyrimų ir analitinėse laboratorijose tvarumas tapo svarbia tema, kurios negalima ignoruoti. Griežtėjant aplinkosaugos reglamentams ir visame pasaulyje didėjant dėmesiui ekologiškumui, pramonės šakos ieško būdų, kaip sumažinti išteklių švaistymą ir aplinkos taršą.

Scintiliaciniai buteliukai, kaip plačiai naudojama laboratorijose medžiaga, daugiausia naudojami radioaktyviųjų mėginių laikymui ir skysčių scintiliacijos skaičiavimo analizei.Šie scintiliaciniai buteliukai paprastai gaminami iš stiklo arba plastiko ir daugeliu atvejų yra vienkartinio naudojimo. Tačiau dėl šios praktikos susidaro daug laboratorinių atliekų ir padidėja eksploatavimo išlaidos.

Todėl tapo ypač svarbu ištirti daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų galimybes.

Tradicinių scintiliacinių buteliukų problemos

Nepaisant esminio scintiliacinių buteliukų vaidmens laboratoriniuose tyrimuose, jų vienkartinio naudojimo modelis kelia daug aplinkosaugos ir išteklių problemų. Toliau pateikiami pagrindiniai iššūkiai, susiję su tradicinių scintiliacinių buteliukų naudojimu:

1. Vienkartinio naudojimo poveikis aplinkai

• Atliekų kaupimasisLaboratorijos kasdien naudoja daug scintiliacinių buteliukų srityse, kuriose atliekami radioaktyvūs mėginiai, cheminė analizė ar biologiniai tyrimai, ir šie buteliukai dažnai išmetami iškart po naudojimo, todėl greitai susikaupia laboratorinių atliekų.
• Užterštumo problemaKadangi scintiliacijos mėgintuvėliuose gali būti radioaktyviųjų medžiagų, cheminių reagentų arba biologinių mėginių, daugelyje šalių reikalaujama, kad šie išmesti mėgintuvėliai būtų šalinami pagal specialias pavojingų atliekų tvarkymo procedūras.

2. Stiklo ir plastikinių medžiagų išteklių suvartojimas

• Stiklinių scintiliacinių buteliukų gamybos kainaStiklas yra daug energijos vartojanti gamybos medžiaga, jo gamybos procesas apima lydymą aukštoje temperatūroje ir sunaudoja daug energijos. Be to, didesnis stiklo svoris padidina anglies dioksido išmetimą transportavimo metu.
• Plastikinių scintiliacinių buteliukų aplinkosauginė kainaDaugelyje laboratorijų naudojami scintiliaciniai buteliukai, pagaminti iš plastiko, kurio gamybai reikalingi naftos ištekliai, taip pat iš plastiko, kurio skilimo ciklas yra itin ilgas, o tai dar labiau teršia aplinką.

3. Atliekų šalinimo ir perdirbimo iššūkiai

• Rūšiavimo ir perdirbimo sunkumaiPanaudotuose scintiliacijos buteliukuose dažnai lieka radioaktyvumo ar cheminių medžiagų, dėl kurių juos sunku pakartotinai panaudoti mišrioje perdirbimo sistemoje.
• Didelės utilizavimo išlaidosDėl saugos ir atitikties reikalavimų daugelis laboratorijų turi kreiptis į specializuotą pavojingų atliekų šalinimo įmonę, kad utilizuotų šiuos išmestus buteliukus, o tai ne tik padidina veiklos sąnaudas, bet ir papildomai teršia aplinką.

Vienkartinio naudojimo tradicinių scintiliacinių buteliukų modelis įvairiais būdais daro spaudimą aplinkai ir ištekliams. Todėl daugkartinio naudojimo alternatyvų paieška yra labai svarbi siekiant sumažinti laboratorinių atliekų kiekį, sumažinti išteklių suvartojimą ir padidinti tvarumą.

Daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų paieška

Siekdama sumažinti laboratorinių atliekų kiekį, optimizuoti išteklių naudojimą ir sumažinti eksploatavimo sąnaudas, mokslo bendruomenė aktyviai tyrinėja daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų galimybes. Šie tyrimai daugiausia skirti medžiagų inovacijoms, valymo ir sterilizavimo technologijoms bei laboratorinių procesų optimizavimui.

1. Medžiagų inovacijos

Šios patvarios medžiagos naudojimas yra raktas į scintiliacinių buteliukų daugkartinį naudojimą.

• Patvaresnis stiklas arba didelio stiprumo plastikasTradiciniai stikliniai scintiliaciniai buteliukai yra trapūs, o plastikiniai scintiliaciniai buteliukai gali suirti dėl cheminio poveikio. Todėl kuriant smūgiams ir cheminėms medžiagoms atsparesnes medžiagas, tokias kaip borosilikatinis stiklas ar inžineriniai plastikai, galima pagerinti stiklinių butelių tarnavimo laiką.
• Medžiagos, kurios gali atlaikyti daugkartinį plovimą ir sterilizavimąMedžiagos turi būti atsparios aukštai temperatūrai, stiprioms rūgštims ir šarmams bei senėjimui, kad po daugelio naudojimo ciklų išliktų fiziškai ir chemiškai stabilios. Naudojant medžiagas, kurios gali atlaikyti sterilizavimą aukštoje temperatūroje ir slėgyje arba stiprų oksidacinį valymą, galima pagerinti jų pakartotinio naudojimo galimybes.

2. Valymo ir sterilizavimo technologija

Siekiant užtikrinti daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų saugumą ir eksperimentinių duomenų patikimumą, reikia naudoti efektyvius valymo ir sterilizavimo metodus.

• Automatizuotų valymo sistemų taikymasLaboratorijos gali įdiegti specializuotas automatinio valymo sistemas, derinamas su ultragarsiniu valymu, aukštos temperatūros vandeniniu valymu arba cheminių reagentų valymu, kad pašalintų mėginių likučius.
• Cheminis valymasPavyzdžiui, rūgščių-šarmų tirpalų, oksidatorių arba fermentų tirpalų naudojimas tinka organinėms medžiagoms tirpinti arba sunkiai įveikiamiems teršalams pašalinti, tačiau gali kilti cheminių likučių rizika.
• Fizinis valymaspavyzdžiui, ultragarsinis, autoklavo sterilizavimas, kuris sumažina cheminių reagentų naudojimą ir yra ekologiškesnis, tinka laboratorinėms aplinkoms, kurioms keliami aukšti užterštumo reikalavimai.
• Tyrimai apie valymo technologijas be likučiųRadioaktyviųjų mėginių arba didelio tikslumo eksperimentų atveju efektyvesnių dekontaminavimo technologijų (pvz., plazminio valymo, fotokatalizinio skaidymo) tyrimai gali dar labiau pagerinti pakartotinio buteliukų naudojimo saugą.

3. Laboratorinių procesų optimizavimas

Vien daugkartinio naudojimo buteliukų nepakanka tvarumo tikslams pasiekti, todėl laboratorijos turi optimizuoti savo naudojimo procesus, kad užtikrintų pakartotinio naudojimo galimybes.

• Pritaikykite standartizuotą perdirbimo ir pakartotinio naudojimo procesąSukurti laboratorijos lygmens procesą, skirtą buteliukų perdirbimui, rūšiavimui, valymui ir pakartotiniam naudojimui valdyti, siekiant užtikrinti, kad intensyvus naudojimas atitiktų eksperimentinius reikalavimus.
• Užtikrinti duomenų vientisumą ir kryžminės taršos prevenciją bei kontrolęLaboratorijos turi sukurti kokybės kontrolės sistemą, kad būtų išvengta kryžminio buteliukų užteršimo poveikio eksperimentiniams duomenims, pavyzdžiui, naudoti brūkšninius kodus arba RFID sekimui valdyti.
• Ekonominio įgyvendinamumo analizėĮvertinkite daugkartinio naudojimo buteliukų programos pradines investicijas (pvz., įrangos įsigijimą, valymo išlaidas) ir ilgalaikę naudą (pvz., sumažėjusias pirkimo išlaidas, sumažėjusias atliekų šalinimo išlaidas), kad įsitikintumėte, jog ji yra ekonomiškai perspektyvi.

Dėl medžiagų inovacijų, valymo ir sterilizavimo metodų optimizavimo bei standartizuoto laboratorijų valdymo, daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų sprendimai yra veiksmingi mažinant laboratorines atliekas, mažinant poveikį aplinkai ir gerinant laboratorijų tvarumą. Šie tyrimai ateityje bus svarbi parama žaliųjų laboratorijų statybai.

Sėkminga praktika

1. Aplinkosaugos ir ekonominės naudos analizė

• Nauda aplinkaiSumažintas vienkartinio naudojimo plastiko ir stiklo sunaudojimas, todėl sumažėja laboratorijos anglies pėdsakas. Mažesnės atliekų šalinimo išlaidos ir mažesnė priklausomybė nuo sąvartynų bei deginimo įrenginių. Sumažintas pavojingų atliekų (pvz., radioaktyviųjų ar cheminių teršalų) susidarymas ir didesnė laboratorijų atitiktis aplinkosaugos reikalavimams.
• Ekonominė naudaNepaisant išankstinių investicijų į valymo įrangą ir optimizuotus valdymo procesus, laboratorinių eksploatacinių medžiagų pirkimo išlaidas ilgainiui galima sumažinti 40–60 %. Sumažintos atliekų šalinimo išlaidos, ypač tvarkant specialias pavojingas atliekas. Pagerintas veiklos efektyvumas ir sutrumpintos eksperimentinės prastovas optimizuojant laboratorijos valdymą.
• ISO14001 (Aplinkosaugos vadybos sistema)Daugelis laboratorijų siekia atitikti ISO 14001 standartą, kuris skatina mažinti laboratorinių atliekų kiekį ir optimizuoti išteklių naudojimą. Daugkartinio naudojimo buteliukų programa atitinka šio valdymo sistemos aspekto reikalavimus.
• GMP (gera gamybos praktika) ir GLP (gera laboratorinė praktika)Farmacijos pramonėje ir mokslinių tyrimų laboratorijose bet kokių eksploatacinių medžiagų pakartotinis naudojimas turi atitikti griežtus valymo ir patvirtinimo standartus. Daugkartinio naudojimo buteliukai atitinka šiuos kokybės valdymo reikalavimus taikant mokslinius valymo ir sterilizavimo procesus, taip pat duomenų stebėjimo sistemas.
• Nacionaliniai pavojingų atliekų tvarkymo reglamentaiDaugelyje šalių buvo įvesti griežtesni laboratorinių atliekų tvarkymo reglamentai, pavyzdžiui, JAV – RCRA (Išteklių išsaugojimo ir atkūrimo įstatymas) ir ES – Atliekų tvarkymo pagrindų direktyva (2008/98/EB), kuria skatinama mažinti pavojingų atliekų kiekį, o daugkartinio naudojimo buteliukų programa atitinka šią tendenciją.

Daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų programa turėjo teigiamą poveikį aplinkos apsaugai, ekonominių sąnaudų kontrolei ir laboratorijų veiklos efektyvumui. Be to, atitinkamų pramonės standartų ir reglamentų palaikymas suteikia kryptį ir apsaugą tvarių eksperimentų plėtrai. Ateityje, nuolat optimizuojant technologijas ir prisijungiant daugiau laboratorijų, tikimasi, kad ši tendencija taps nauja norma laboratorijų pramonėje.

Ateities perspektyvos ir iššūkiai

Tikimasi, kad daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų programa taps plačiau naudojama, tobulėjant laboratorijų tvarumo koncepcijai. Tačiau įgyvendinimas vis dar kelia techninių, kultūrinių ir reguliavimo iššūkių. Būsimos kryptys bus sutelktos į medžiagų inovacijas, valymo ir automatizavimo technologijų pažangą bei laboratorijų valdymo ir pramonės standartų tobulinimą.

1. Technologinių tobulinimų kryptys

Siekiant padidinti daugkartinio naudojimo buteliukų įgyvendinamumą, būsimi tyrimai ir technologijų plėtra bus sutelkti į šias sritis:

• Medžiagų atnaujinimasSukurti patvaresnį stiklą arba inžinerinius plastikus, tokius kaip didelio stiprumo lietimui jautrus silikatinis stiklas, aukštai temperatūrai ir cheminėms medžiagoms atsparus PFA (fluoroplastas) ir kt., siekiant padidinti buteliukų tarnavimo laiką.
• Efektyvi valymo ir sterilizavimo technologijaAteityje nanodanga gali būti naudojama siekiant padaryti buteliukų vidinę sienelę hidrofobiškesnę arba oleofobiškesnę, kad sumažėtų užterštumo likučių. Be to, laboratorinio valymo procese gali būti taikomos naujos technologijos, tokios kaip plazminis valymas, fotokatalizinis skaidymas ir superkritinių skysčių valymas.
• Automatinės valymo ir sekimo sistemosAteities laboratorijos gali naudoti išmaniąsias valdymo sistemas, tokias kaip robotų valymo sistemos, automatizuotos sterilizavimo linijos, ir integruoti RFID arba QR kodo sekimą, kad būtų užtikrinta, jog kiekvieno buteliuko naudojimas, valymas ir kokybės kontrolė būtų stebimi realiuoju laiku.

2. Laboratorinės kultūros ir priėmimo klausimai

Nors technologijų pažanga leido naudoti daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų tirpalus, laboratorinės kultūros ir naudojimo įpročių pokyčiai išlieka iššūkiu:

• Laboratorijos personalo adaptacijaLaboratorijos darbuotojai gali pageidauti naudoti vienkartinius reikmenis ir nerimauja, kad pakartotinis stiklinių buteliukų naudojimas gali paveikti eksperimentų rezultatus arba padidinti darbo krūvį. Siekiant pagerinti priimtinumą, reikės tolesnių mokymų ir praktikos standartizavimo.
• Duomenų patikimumas ir kryžminė taršaLaboratorijos darbuotojai gali nerimauti, kad pakartotinai naudojami scintiliaciniai buteliukai gali užteršti mėginius arba paveikti duomenų tikslumą. Todėl, siekiant užtikrinti, kad kokybė būtų panaši į vienkartinių scintiliacinių buteliukų, reikia įdiegti griežtus valymo, sterilizavimo ir patvirtinimo procesus.
• Sąnaudų ir investicijų grąžos aspektaiDaugelis laboratorijų gali būti susirūpinusios dėl didelių pradinių investicijų, todėl jos turi pateikti ekonominio įgyvendinamumo ataskaitą, kurioje būtų parodyti ilgalaikio išlaidų taupymo privalumai, siekiant padidinti laboratorijos vadovybės pripažinimą.

3. Tolesnis reguliavimo ir saugos standartų tobulinimas

Šiuo metu standartizuotas daugkartinio naudojimo laboratorinių reikmenų valdymas vis dar yra pradinėje stadijoje, o būsimi reglamentai ir pramonės standartai bus kuriami griežtesnių ir patobulintų kryptimi:
Daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų kokybės standartų nustatymas: reikia sukurti tarptautinius arba pramonės standartus, siekiant užtikrinti pakartotinio naudojimo saugą.

• Laboratorijos atitiktis ir norminiai reikalavimaiPramonės šakose, kurioms keliami aukšti saugos reikalavimai, pavyzdžiui, farmacijos, maisto produktų bandymų ir radiologinių eksperimentų srityse, reguliavimo agentūroms gali tekti patikslinti daugkartinio naudojimo buteliukų taikymo sritį, valymo reikalavimus ir atitikties reikalavimus.
• Skatinkite žaliųjų laboratorijų sertifikavimąAteityje vyriausybės arba pramonės organizacijos gali įdiegti žaliųjų laboratorijų sertifikavimo sistemas, siekdamos paskatinti ekologiškai tvarių laboratorinių sprendimų diegimą, įskaitant vienkartinio naudojimo plastiko mažinimą, atliekų tvarkymo optimizavimą ir daugkartinio naudojimo medžiagų dalies didinimą.

Išvada

Srityje, kurioje laboratorijų tvarumas kelia vis didesnį susirūpinimą, daugkartinio naudojimo scintiliacinių buteliukų sprendimai pasirodė esantys techniškai įmanomi ir suteikia didelių aplinkosauginių, ekonominių ir laboratorijų veiklos pranašumų.

Laboratorijos tvarumas yra ne tik atliekų mažinimo klausimas, bet ir atsakomybės bei ilgalaikės naudos įvertinimas.

Tikimasi, kad ateityje, technologijoms tobulėjant ir tobulėjant pramonės standartams, daugkartinio naudojimo scintiliaciniai buteliukai taps pagrindiniu laboratorijų pramonės pasirinkimu. Įdiegdamos ekologiškesnes ir efektyvesnes laboratorinių reikmenų valdymo strategijas, laboratorijos ne tik galės sumažinti savo poveikį aplinkai, bet ir pagerinti veiklos efektyvumą bei nukreipti mokslinius tyrimus ir pramonę tvaresne linkme.