Wie Sie Ausgaben für Lösungsmittel verringern und gleichzeitig die Umwelt schonen

Die Anschaffung, Lagerung und Entsorgung von Lösungsmitteln sowie deren Abfällen gehören zu den großen Kostenfaktoren von Laboren und Industriebetrieben. Sei es für die Synthese, Chromatographie oder zur Reinigung von Gerätschaften, Maschinen und Komponenten. Die Ausgaben für den Erwerb, die Lagerung und die Entsorgung sind hoch. Gleichzeitig wird die Umwelt dabei stark belastet und wertvoller Platz ständig in Beschlag genommen.

Herausforderungen bei der Aufbereitung von Lösungsmitteln

Durch den Einkauf von Lösungsmitteln im technischen Reinheitsgrad und die eigenständige Aufbereitung, sparen Sie Geld und schonen die Umwelt – ebenso, wenn bereits verwendete Lösungsmittel recycelt werden und erneut zum Einsatz kommen. Sie können beispielsweise als günstige Alternative zum Reinigen von Geräten dienen.

Allerdings sind diese Schritte oft mit einem wesentlichen Mehraufwand im Betrieb verbunden. Manuell betriebene Rotationsverdampfer, die häufig zur Lösungsmittelaufbereitung verwendet werden, erfordern die ständige Aufmerksamkeit eines Mitarbeiters. Zum einen müssen Sie diese regelmäßig mit dem aufzuarbeitenden Lösungsmittel befüllen. Durch das Einfüllen einer großen Menge kalten Mediums kommt es zu langen Aufheizzeiten, bis der Destillationsvorgang überhaupt startet. Zum anderen müssen Sie darauf achten, dass das Heizbad nicht trockenläuft. Auch die Einstellungen für das Vakuum erfordern eine ständige Anpassung an die sich verändernden Gegebenheiten im System, ansonsten verläuft die Destillation unnötig schleppend. Hinzu kommt die Tatsache, dass Sie den Verdampfungsprozess zur Entnahme des Lösungsmittels unterbrechen und den Rotationsverdampfer belüftet müssen. Dies führt dazu, dass die Verdampfung jedes Mal nach der Entnahme erst wieder in Schwung kommen muss, bevor sie effizient weiterlaufen kann. Durch all diese Faktoren geht wertvolle Arbeitszeit verloren.

Leichter geht es automatisch

Vollautomatisierte modulare Rotationsverdampfersysteme können dem entgegenwirken. Das Medium wird aus einem beliebigen Vorlagebehälter automatisch in den Rotationskolben gefüllt. Ein Sensor im Kolbeninneren detektiert den Füllstand und löst die automatische Nachspeisung aus. Dabei reagiert der Sensor bereits sehr früh auf Veränderungen. Also werden nur Kleinstmengen an kaltem Medium zugeführt und dadurch entstehen keine langen Aufheizzeiten. Diese autarke Be- und Nachfüllung funktioniert aufgrund des Unterdrucks im Rotationsverdampfer. Neues Medium wird dadurch in den Kolben gesogen, sobald sich das Ventil am Vorlagengefäß öffnet. Auch die automatische Nachspeisung des Heizbads trägt dazu bei, dass alles performant läuft. Ein Schwimmerschalter erkennt zu niedrigen Wasserstand und füllt auch das Frischwasser nur in kleinen Mengen nach. Dadurch minimieren Sie auch hier Aufheizzeiten, verglichen mit einer manuellen Nachfüllung großer Mengen.

Das anfallende Destillat wird in einem sensorüberwachten Kollektorgefäß mit Kondensatkühlung gesammelt, welches den klassischen Auffangkolben ersetzt. Die Kühlung verhindert dabei das unerwünschte Gegensieden von leichtflüchtigen Lösungsmitteln. Ist der Kollektor voll, entleert sich dieser sensorgesteuert durch Überdruck in einen angeschlossenen Behälter, beispielsweise einen Kanister. Da das Kollektorgefäß dafür zunächst separat vom restlichen System belüftet wird, wird die Verdampfungsleistung während der Entleerung nicht beeinträchtigt. Optional können Sie auch den Rückstand aus dem Rotationskolben automatisch in ein angeschlossenes Behältnis ausbringen.

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Video zum Funktionsprinzip eines Hei-VAP³ Pro Großrotationsverdampfersystems mit Überdruckentleerung, Quelle: Heidolph Instruments GmbH & Co. KG

Im System selbst führen all diese Faktoren dazu, dass jederzeit gleichbleibende, optimale Verdampfungsbedingungen herrschen, was zu einem wesentlich höheren Durchsatz im Vergleich zum manuellen Betrieb führt. Denn durch die konstanten Verhältnisse im Innenraum des Verdampfers erübrigt sich auch die manuelle Anpassung des Vakuumwertes. Das Resultat: Die Destillation läuft immer bei voller Leistung, ohne, dass es zu Schwankungen kommt. Während des laufenden Betriebs können Sie außerdem die Vorlage- und Auffanggefäße wechseln. Das frisch destillierte Lösungsmittel steht also umgehend zur Verfügung, ohne dass der Destillationsprozess unterbrochen werden muss, was zu einer beträchtlichen Reduktion von Wartezeiten führen würde.

Vorteile von automatischen Rotationsverdampfersystemen

Auf diese Weise können bis zu 44 l Hexan, 14,6 l Ethanol oder 4,6 l Wasser in einer Stunde verdampfen – also bis zu 1.000 l Hexan an einem Tag. Zudem ist das vollautomatische Rotationsverdampfersystem in der Lage, bei voller Auslastung rund um die Uhr zu arbeiten – 7 Tage die Woche. Dabei wird auch erkannt, wenn das vorgelegte Medium komplett verarbeitet wurde. Ein Sensor detektiert die leere Vorlage und löst das Prozessende aus, nachdem Sie das System inklusive der Peripheriegeräte, also Umlaufkühler und Vakuumpumpe, abgeschalten.

Damit auch unbeaufsichtigt über Nacht gearbeitet werden kann, überwachen Sicherheitssensoren den Betrieb und schalten das System im Fehlerfall automatisch ab. Um zu verhindern, dass die Auffanggefäße für Destillat und Rückstand im unbeaufsichtigten Betrieb überlaufen, sind vorkonfigurierte Ballonflaschen mit Überlaufsensoren in verschiedenen Größen erhältlich, die den Prozess stoppen, wenn das Gefäß voll ist.

Die Modularität des Systems ist ein entscheidender Vorteil. Ein bereits vorhandener Großrotationsverdampfer können Sie mit dem Modul nachrüsten und somit automatisieren. Ein Umstieg ist also ohne weiteres möglich und erfordert keine Investition in ein neues Gerät zur kontinuierlichen Destillation.

Lösungsmittel und deren Abfälle können Sie somit unbeaufsichtigt über Nacht oder das Wochenende aufbereiten. Dies spart Kosten, schont die Umwelt und reduziert den personellen Aufwand sowie benötigten Lagerplatz auf ein Minimum. Besonders an Hochschulen und in ähnlichen Betrieben profitieren mehrere Lehrstühle und Forschungsgruppen von der Zentralisierung der Lösungsmittelaufbereitung. Ein System ersetzt dabei die Arbeit vieler Einzelpersonen und ist so ideal und rund um die Uhr ausgelastet. Die einzelnen Arbeitsgruppen Zeiträume sind immer mit frischen Lösungsmitteln versorgt und haben Zeit für andere Tätigkeiten.  Auch für Industriebetriebe ergibt sich die Möglichkeit, Ihre Kosten zu optimieren und nachhaltiger zu arbeiten. Beispielsweise können Sie Lösungsmittel, die beim Reinigen oder Entfetten von Geräten, Maschinen und Bauteilen zum Einsatz kommen, recyceln und mehrfach wiederverwenden. Ein vollautomatisiertes Rotationsverdampfersystem bietet also Anwendern aus verschiedensten Bereichen die Möglichkeit, Zeit und Kosten zu sparen und gleichzeitig umweltfreundlicher zu werden.

Funktionsprinzip eines Hei-VAP³ Pro Großrotationsverdampfersystems mit Überdruckentleerung, Quelle: Heidolph Instruments GmbH & Co. KG

Weitere Informationen

Dieser Blogbeitrag entstand mit freundlicher Unterstützung der Firma Heidolph.

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