Forscher in den verschiedensten Biowissenschaften nutzen Ultratiefkühlgeräte (ULT) zur sicheren Lagerung biologischer Proben – von Blut, Zellen und Gewebe bis hin zu Medikamenten- und Impfstoffkandidaten. Konstante und präzise Innentemperaturen gewährleisten die Haltbarkeit dieser wertvollen Studienmaterialien und sind entscheidend für die Zuverlässigkeit der Studienergebnisse.

Veraltete Ultratiefkühlgeräte sind aufgrund mangelnder Isolierung und Wärmeableitung nicht nur ineffizient, sondern können durch häufige Ausfälle auch die Probenlebensdauer und Forschungsergebnisse gefährden. Mangelhafte Isolierung bedeutet zudem, dass sich ältere Geräte bei einem Stromausfall schnell aufheizen, sodass kaum Zeit für Abhilfemaßnahmen bleibt.

Labortechniker der Universität Sussex hatten diese Herausforderungen selbst erlebt, da sie mit einer Auswahl veralteter Gefrierschränke arbeiteten, die alle zwischen 15 und 25 Jahre alt waren. Um die Probleme zu mildern, entwickelte das Team ein ausgeklügeltes Alarmsystem, das die Techniker bei Temperaturschwankungen warnte. Dieses System war jedoch alles andere als ideal, da es oft ungenau war und mitten in der Nacht oder an Feiertagen fälschlicherweise Benachrichtigungen an die Mitarbeiter sendete – die sich später als Fehlalarme herausstellten.

Hinzu kam, dass die Versicherung des Labors nur Gefrierschränke abdeckte, die weniger als 15 Jahre alt waren. Dadurch bestand ein erhebliches Risiko, Proben zu verlieren, ohne dass die Kosten aufgrund des Alters der Kühllager erstattet werden konnten. Die Gruppe benötigte daher dringend eine neue Kühllagerlösung mit verbesserter Isolierung und Kältespeicherung, einem Früherkennungssystem für Temperaturschwankungen und integrierter proaktiver, vorbeugender Wartung.

Darüber hinaus engagiert sich die University of Sussex aktiv für Umweltinitiativen – wie beispielsweise das Laboratory Efficiency Assessment Framework (LEAF) – und strebt danach, eine der nachhaltigsten Universitäten der Welt zu werden. Der hohe Energieverbrauch ihrer alten Gefriergeräte untermauerte die Argumente für einen vollständigen Austausch der bisherigen Kühllager durch energieeffizientere ULT-Gefriergeräte, die den Übergang zu einer Netto-Null-Universität unterstützen würden.

Innovative Technologien bringen eine Fülle von Vorteilen

Die Universität erwarb hochmoderne ULT-Gefriergeräte, die Frequenzumwandlungskompressoren und Kohlenwasserstoff-Kältemittel kombinieren, und bemerkte schnell Verbesserungen bei der Probensicherheit, Energieeffizienz und Nachhaltigkeit.

Die bisherigen Geräte verbrauchten jeweils bis zu 20 kWh pro Tag. Dank der verbesserten Isolierung und der höheren Energieeffizienz der neuen Gefriergeräte beträgt der Verbrauch nun nur noch rund 8,2 kWh pro Gefriergerät und Tag. Dank der zuverlässigen Temperaturstabilität können die neuen Gefriergeräte nun auf -70 °C statt -80 °C eingestellt werden, ohne die Probenlebensfähigkeit zu beeinträchtigen. Dies reduziert den Stromverbrauch um weitere 50 %.

Diese drastische Reduzierung des Energiebedarfs hat zu einer jährlichen Kostenersparnis von über 400 £ pro Gefrierschrank geführt.

Die Modernisierung bietet außerdem die Möglichkeit, die Kühllagerung zu konsolidieren und alte Proben zu entsorgen. Durch die verbesserte Organisation der neuen Einheiten konnten die Forscher die Gesamtzahl der benötigten Gefrierschränke von 24 auf 20 reduzieren. Dadurch konnte die Nutzung wertvoller Laborfläche optimiert und der Energieverbrauch weiter gesenkt werden. Dies entspricht jährlichen Energieeinsparungen von ca. 100.000 kWh oder Kosten in Höhe von etwa 20.000 £ pro Jahr, sodass sich die Investition in nur sieben Jahren vollständig amortisiert hat.

Die Probensicherheit wird durch die langen Haltezeiten der neuen Gefriergeräte zusätzlich verbessert. Dank ihrer fortschrittlichen Isolierung und Temperaturspeicherung bleiben diese Geräte ohne Strom bis zu 24 Stunden lang unter -50 °C. Dies verbessert die Probenkonservierung bei einem Stromausfall erheblich und gibt den Teammitgliedern die Gewissheit, dass ihnen mehr Zeit zur Probenrettung bleibt. Neben den Gefriergeräten wurde außerdem ein hochmodernes Überwachungs- und Datenerfassungssystem installiert, das die Mitarbeiter bei Temperaturabweichungen per SMS, Anruf oder E-Mail benachrichtigt. Dies schafft zusätzliche Sicherheit und ermöglicht es den Mitarbeitern, Temperaturänderungen im Laufe der Zeit genau zu verfolgen.

Die Grundlagen einer grüneren Zukunft

Der proaktive Ansatz der University of Sussex zur Bewältigung der Herausforderungen im Zusammenhang mit der veralteten Kühllagerausstattung hat erhebliche Vorteile gebracht. Die Umstellung der Kühllagerkapazitäten auf moderne Frequenzumwandlungstechnologie hat die Betriebseffizienz, die Probenkonservierung und die Kosteneffizienz der Einrichtung verbessert und so Mittel freigesetzt, die wieder in wichtige Forschung investiert werden können. Die Installation einer Reihe neuer Gefriergeräte stellt zudem einen wichtigen Schritt zur Erreichung der Nachhaltigkeitsziele der Universität dar und hat einen Rahmen für zukünftige