"Leuchtturmprojekt zur Nutzung von infektiösem Kunststoffabfall aus dem Labor zur Herstellung von hygienisch unbedenklichen Rezyklaten zur Weiterverwendung für hochwertige Kunststoffprodukte"
In mikrobiologischen Laboren entsteht personenbezogen etwa 13 mal so viel Kunststoffabfall wie im Haushalt. Dieser Abfall muss laut Gesetz nach der Dekontamination thermisch verwertet werden. Unser Ziel eine Kreislaufwirtschaft durch die stoffliche Verwertung der Kunststoffe nach Dekontamination.
Die Gesundheitswirtschaft ist für 4,4 % der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich (Health Care’s Climate Footprint). In der Bundesrepublik Deutschland fielen im Jahr 2019 6,28 Mio. t Kunststoffabfälle an. Davon wurden 3,31 Mio. t (52,8 %) thermisch-energetisch verwertet, d. h. durch energetische Müllverwertung oder als Ersatzbrennstoff (insbesondere in Zementwerken) verbrannt. 2,93 Mio. t (46,6 %) wurden mechanisch recycelt. Insgesamt wurden 1,95 Mio. t Kunststoffrezyklat in 14,23 Mio. t Kunststoffneuware eingesetzt. Dies entspricht einem Rezyklateinsatz von ca. 13,7 %. (Handlungsempfehlungen für eine Nationale Kreislaufwirtschaftsstrategie).
Aktuell werden Abfälle aus dem Gesundheitsbereich, wenn sie infektiös sind, in Deutschland als gefährlicher Abfall mit dem Abfallschlüssel 18 01 03* zunächst inaktiviert und anschließend thermisch verwertet. Die Rohstoffe sind somit aus dem Kreislauf verschwunden. Sowohl das Kreislaufwirtschaftsgesetz (Kreislaufwirtschaftsgesetz) als auch der Koalitionsvertrag der Ampelkoalition (Koalitionsvertrag) streben jedoch eine Erhöhung der Recyclingquoten an. Die von mehreren Unternehmen ins Leben gerufene Rezyklat Initiative hat gezeigt, dass es möglich ist mit Post Consumer Abfällen mechanisches Recycling zu betreiben und aus den Rezyklaten wieder hochwertige Verpackungen herzustellen (https://wir-fuer-recyclat.de).
HygCen Germany nutzt für mikrobiologische Analysen hochwertige Kunststoffmaterialien, die aktuell nach dem Autoklavieren mit dem Restmüll entsorgt werden. Im Rahmen des beantragten Projektes möchten wir die Machbarkeit einer Kreislaufwirtschaft im medizinischen Labor prüfen. Anhand unserer Akkreditierung und Erfahrung bei der Überprüfung von Desinfektions- und Sterilisationsprozessen werden wir Abfalldesinfektionsgeräte auf die Eignung für die Dekontamination und Verarbeitung von Abfall aus dem medizinischen Labor zu Rezyklat prüfen. Ziel ist es hygienisch unbedenkliches Rezyklat herzustellen und möglichst regional über eine Rohstoffbörse oder über Rücknahme durch die Hersteller der Kunststoffmaterialien einer Wiederverwertung zukommen zu lassen. Auf dem Markt gibt es technische Lösungen, wie z. B. das Gerät MACS (Machine Autoclave Cutting Sterilization) der Firma ERMAFA, die für eine Lösung am Ort der Entstehung des Kunststoffabfalls geeignet scheinen (http://www.macs-solution.com/). Hier gilt es zu prüfen, ob mit dieser Technik aus Laborabfällen sortenreines, hygienisch unbedenkliches Rezyklat hergestellt werden kann. In Zusammenarbeit mit einem Entsorger, der den Transport und die Inaktivierung des infektiösen Abfalls übernimmt, könnte ein Konzept für Kreislaufwirtschaft für mehrere Labore und Arztpraxen erarbeitet werden. Die hygienischen Risiken beim Aufbereitungsprozess können durch Hygcen Germany mikrobiologisch und physikalisch untersucht werden. Ein Netzwerk aus Bereitstellern von recyclingfähigen Abfällen aus Kunststoff aus dem Gesundheitsbereich, Herstellern von Geräten zur Inaktivierung des Abfalls und die Herstellung von Rezyklaten aus Kunststoffabfällen und Abnehmern von Rezyklaten zur Herstellung von hochwertigen Produkten gilt es aufzubauen. Hierfür benötigt es eine Logistik, die z. B. durch einen Dienstleister wie Resourcify (www.resourcify.com) erarbeitet werden könnte.
Am 25.03.2024 erhielten wir von der DBU den Förderbescheid für unser Vorhaben. Das Projekt wird mit einer Fördersumme von gut 330.000 € unterstützt. Die Förderung erfolgt im Rahmen der Förderinitiative CirculAid https://www.dbu.de/themen/foerderinitiativen/circulaid/.
Die Förderinitiative „CirculAid – Kreislaufwirtschaft im Gesundheitswesen“ ist Teil des DBU-Förderschwerpunktes #DBUcirconomy.
Im Rahmen der Förderinitiative CirculAid werden Projekte der Firmen Löwenstein Medical Technology GmbH & Co. KG, der Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen, der Asklepios Kliniken GmbH & Co. KGaA und der Hohenstein Innovations gGmbH unterstützt. Es werden damit Projekte gefördert, die vor allem auf Produkt- und Verfahrensoptimierungen, das Abfall- und Ressourcenmanagement, Bewertungskonzepte, die Etablierung von Plattformen und Netzwerken sowie Bildungs- und Qualifizierungsmaßnahmen zur Steigerung der Ressourceneffizienz im Gesundheitswesen, abzielen.
Am 03. Juni fand in Berlin die Auftaktveranstaltung dazu statt.
Unsere Partner in diesem Projekt sind die Ermafa Environmental Technologies GmbH aus Chemnitz (https://ermafa.de) und das Institut für Polymer- und Produktionstechnologien e. V. aus Wismar (https://www.ipt-wismar.de).
Automatisierung und Miniaturisierung von Laborprozessen
Prozessinnovation - Vorhaben TBI-5-029
Ziel unserer Prozessinnovation ist es häufig wiederkehrende Arbeitsschritte im Bereich der Desinfektionsmittelprüfung zu miniaturisieren und mittels Pipettierautomaten zu automatisieren. Das erleichtert den Arbeitsalltag der Labormitarbeiter. Darüber hinaus können Ressourcen eingespart werden und die Wettbewerbsfähigkeit kann erhöht werden.
Die Prüfung der Wirksamkeit von Desinfektionsmitteln ist mit einem enormen Material- und Zeitaufwand verbunden. Die Prüfungen werden von hoch qualifiziertem Fachpersonal durchgeführt und erfordern ein hohes Maß an Präzision. Die Durchführung der Prüfung, das Anlegen von Verdünnungsreihen sowie die Kultivierung der Mikroorganismen erfolgt durch manuelle Handschritte.
Insbesondere im Bereich der virologischen Prüfverfahren müssen alle Tätigkeiten unter der Sicherheitswerkbank durchgeführt werden. Das ist ergonomisch recht belastend für die Mitarbeitenden. Eine Automatisierung der Prozesse bedeutet eine erhebliche Verbesserung der Arbeitsbedingungen.
Häufig wiederkehrende Arbeiten, wie z. B. das Einsäen von Zellsuspension in Mikrotiterplatten oder die Anfertigung von Verdünnungsreihen könnten automatisiert werden. Das hätte auch den Vorteil, dass die Ansätze verkleinert und so Kosten und Ressourcen eingespart werden können. Die Mitarbeiter werden weiterhin zur Bestückung und Kontrolle des Systems benötigt. Die Arbeit wäre jedoch weniger belastend. Ein weiterer Vorteil wäre die Möglichkeit der digitalen Nachverfolgung der Prozesse durch ein LIMS-System.
Häufig wiederkehrende Arbeiten, wie z. B. das Einsäen von Zellsuspension in Mikrotiterplatten oder die Anfertigung von Verdünnungsreihen könnten automatisiert werden. Das hätte auch den Vorteil, dass die Ansätze verkleinert und so Kosten und Ressourcen eingespart werden können. Die Mitarbeiter werden weiterhin zur Bestückung und Kontrolle des Systems benötigt. Die Arbeit wäre jedoch weniger belastend. Ein weiterer Vorteil wäre die Möglichkeit der digitalen Nachverfolgung der Prozesse durch ein LIMS-System.
Parallel zum Arbeitsalltag ist es nicht möglich eine derartige Prozessinnovation durchzuführen. Daher haben wir einen Antrag auf Förderung im Rahmen des EFRE Förderprogramms „Förderung von Prozessinnovationen“ gestellt.
Am 6. August erfolgte die offizielle Übergabe des Förderbescheids durch Wirtschaftsminister Meyer.
Übergabe des Förderbescheids durch Wirtschaftsminister Meyer (r.) an Dr. Werner (Foto: Stefanie Auer - humanfotografie)
Zunächst müssen die Prozesse identifiziert werden, die sich für die Miniaturisierung und Automatisierung eignen. Die Prozesse müssen detailliert beschrieben werden, damit die Programmierung der Pipettier-Systeme erfolgen kann. Im Anschluss erfolgt die Evaluierung im Labor in der Vergleichsmessungen durchgeführt werden.
Die Automatisierung soll zunächst im Bereich der virologischen Prüfverfahren eingeführt werden. Hier gibt es häufig wiederkehrende Arbeitsabläufe, deren Materialverbrauch mit hohen Kosten verbunden ist. Auch die Durchführung von Tätigkeiten wie dem Einsäen von Zellsuspension in Mikrotiterplatten oder das Herstellen von Verdünnungsreihen ist mit einem hohen Zeitaufwand verbunden. Bei einer Miniaturisierung und Automatisierung der Arbeitsschritte können also Material und wertvolle Arbeitszeit von Fachkräften eingespart werden.
Im Rahmen der Evaluierung der Prozesse besteht das Risiko, dass die Empfindlichkeit der Nachweisverfahren bei Miniaturisierung geringer ist. Möglicherweise gilt dies nur für einzelne Testviren. Deshalb müssen umfangreiche Vergleichsuntersuchungen durchgeführt werden. Des Weiteren haben wir keine Erfahrung mit der Störanfälligkeit der Pipettiersysteme. Wie aufwendig ist die Bedienung der Geräte? Kann die Arbeitszeit der Fachkräfte wirklich für andere Aufgaben genutzt werden? Die Systeme müssen also im Hinblick auf Präzision, Sensitivität, Reproduzierbarkeit, Fehler und Zuverlässigkeit geprüft werden. Es besteht die Möglichkeit, dass Verbrauchsmaterialien für die automatisierten Pipettiersysteme teurer, als für manuelle Pipetten sind.
Nach vielen Jahren der manuellen Durchführung der Prüfungen, kann die Umstellung auf Automatisierung der Prozesse mit Akzeptanzproblemen verbunden sein. Daher ist es bei der Einführung neuer Methoden sehr wichtig, die Mitarbeiter einzubeziehen, um die Akzeptanz des Systems zu fördern.
Solange noch sowohl manuelle als auch automatisierte Verfahren im Labor Anwendung finden können organisatorische Probleme auftreten. Sind die Geräte dafür geeignet, häufiger umgestellt zu werden?
Eine Automatisierung häufiger Prozesse erhöht den Durchsatz an Prüfungen, die Präzsion und Nachvollziehbarkeit der Prüfung und reduziert die Fehler. Das qualifizierte Personal kann mehr Zeit in die Vorbereitung und Auswertung der Prüfungen investieren. Diese Maßnahmen erhöhen die Wettbewerbsfähigkeit und sichern langfristig Arbeitsplätze.
Durch die digitale Nachverfolgung der Automatisierung wird auch der Aufwand für die Dokumentation der Prüfungen gesenkt.
Eine Miniaturisierung der Prozesse führt zu Kosten- und Ressourceneinsparungen.
