Mikro-LC: Die grüne Alternative zur HPLC


HPLC ist das Standardverfahren für Flüssigkeitschromatographie. Allerdings werden durch herkömmlichen HPLC-Aufbau hohe Mengen teurer und schädlicher Lösungsmittel verbraucht. Mikro-LC ist eine nachhaltigere Variante als das klassische HPLC und reduziert den Ressourcenverbrauch deutlich. Lesen Sie hier mehr.

Die Mikro-LC bleibt dem Prinzip eines klassischen HPLC-Aufbaus treu. Sie nutzt aber die Potenziale der Miniaturisierung der Chemie und bietet damit erhebliche Vorteile in Sachen Nachhaltigkeit. Denn die ist bei der HPLC, einem absoluten Routineverfahren in biochemischen und pharmazeutischen Laboren, noch ausbaubar. Das Verfahren dient dem Nachweis geringster Spuren eines Stoffes in einer Probe und soll oft toxische oder andere unerwünschte Inhaltsstoffe aufdecken. So ist es auch bei der Analyse von Vanillearoma in der HPLC: Die Auswertung der HPLC zeigt, ob es sich um natürliches oder synthetisches Aroma handelt. Doch ein herkömmlicher HPLC-Aufbau verbraucht substanzielle Mengen teurer und oft schädlicher Lösungsmittel. Die Mikro-LC reduziert den Ressourceneinsatz deutlich und zeigt, wie nachhaltig die Routineanalytik in der Zukunft sein kann.

Mehr Nachhaltigkeit durch die Miniaturisierung der Chemie

Der Trend zur Miniaturisierung hat die Chemieproduktion erreicht: Statt weiter immer größere Produktionsanlagen zu planen, erproben führende Chemiekonzerne zunehmend eine völlig neue Herangehensweise. Kleine, modular aufgebaute Anlagen sollen die Zukunft der Chemieproduktion sein. Hier laufen Prozessketten im kleineren Maßstab und im besten Fall mit reduzierten Syntheseschritten ab. Das ermöglicht geringere Effizienzverluste. Denn beim Bau von Großanlagen müssen zwangsweise temporäre Überkapazitäten installiert werden. Die miniaturisierten Anlagen für die Produktion in der Chemie lassen sich besser skalieren. Für den Kapazitätsaufbau können die Produzenten weitere kleine Anlagen in den Betrieb integrieren. Das macht den ineffizienten Teillastbetrieb großer Anlagen überflüssig. Obendrein sinkt das Investitionsrisiko, denn der Hersteller kann einer unsicheren Entwicklung der Nachfrage gelassener entgegensehen. Von der Miniaturisierung der Chemie profitieren Umwelt, Wirtschaftlichkeit und Gesellschaft. Der Trend ist damit ein wichtiger Schritt in Richtung einer nachhaltigen Chemie.

Die Mikro-HPLC zeigt, dass die Miniaturisierung nicht nur zukunftsweisend für die Produktion in der Chemie ist. Auch die Analytik im Labor kann erheblich von der Umsetzung des Prinzips profitieren. Da sie mit der HPLC das Standardverfahren für die Flüssigkeitschromatographie substituieren kann, kommt der Mikro-LC eine große Bedeutung für die nachhaltige Analytik zu. Das miniaturisierte Verfahren kommt gleich mehrfach mit einem geringeren Ressourceneinsatz aus. Es erfordert weniger Lösungsmittel für die mobile Phase, verbraucht nur einen Bruchteil der Energie und reduziert den aufwendig zu entsorgenden Abfall.

Mikro-LC als nachhaltiges Routineverfahren für die Analytik

Die Größenverhältnisse zwischen Mikro-LC und klassischen HPLC-Aufbau werden an der Trennsäule am besten deutlich: Während eine HPLC-Trennsäule Innendurchmesser zwischen 2,1 und 4,6 mm hat, nutzt die Mikro-HPLC Trennsäulen mit Innenmaßen von 300 bis 500 µm. Mit Pumpe, Autosampler und Detektor fallen auch die übrigen Komponenten eines HPLC-Aufbaus bei der miniaturisierten Variante deutlich kleiner aus. Die Miniaturisierung ermöglicht deutlich höhere Fließgeschwindigkeiten, wodurch sich die Analysezyklen verkürzen.

Bei einer Beispielanwendung zur Analytik von behandeltem Abwasser konnte so nicht nur die Einsatzmenge des Lösungsmittels Acetonitril von 2,38 ml auf 52 µL reduziert werden. Die Auswertung der Mikro-LC erbrachte das Ergebnis auch nach deutlich weniger als 50 Prozent des HPLC-Probendurchlaufs. Das macht das hauptsächliche ökonomische Potenzial der Mikro-LC aus: Aus Kostensicht ist die Analysezeit noch viel kritischer als der Verbrauch von Lösungsmitteln. Wie wissenschaftliche Arbeiten zeigen, gehen diese Einsparpotenziale nicht zulasten von Datenqualität und Robustheit.

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