Le choix d'un équipement de stockage à ultra-basse température (ULT) économe en énergie est un point de départ important dans la recherche de solutions de stockage à froid durables sur le plan environnemental. L'avènement de normes énergétiques et de protocoles de test pour les congélateurs de laboratoire, en particulier la certification ENERGY STAR®introduite en 2017, a donné à l'industrie un nouvel outil pour guider les acheteurs de congélateurs soucieux de l'énergie vers une réduction des charges de branchement et de l'empreinte carbone associée.

Avec l'extension de la certification énergétique des congélateurs ULT, de nombreux acheteurs ont maintenant la perception erronée et généralisée que des avantages similaires en matière d'énergie et de durabilité s'appliquent à l'ensemble des congélateurs "certifiés", alors qu'il existe en fait une gamme de plus en plus large de performances énergétiques parmi les modèles éligibles. Ce n'est qu'une des raisons pour lesquelles le biostockage durable ne doit pas se limiter à l'achat d'autocollants sur le pare-brise, mais nécessite une approche plus globale.

Tenir compte des effets du rejet de la chaleur du congélateur sur le chauffage, la ventilation et la climatisation

Les cotes énergétiques des congélateurs ne tiennent pas compte de l'impact des ULT sur les espaces intérieurs où travaillent les humains - ils dissipent beaucoup de chaleur pour garder leurs échantillons au froid. En fait, les congélateurs ultra-bas sont des appareils de chauffage qui affectent l'environnement extérieur du laboratoire et les personnes qui se trouvent à proximité et qui dépendent des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation pour maintenir un environnement de travail confortable. Selon les directives de l'American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), nous pouvons calculer les effets CVC de cette production de chaleur par unité comme suit :

(Consommation d'énergie du congélateur en kWh/jour/0,024) x 3,4 = Charge de dissipation de chaleur pour le système CVC en BTU/h

Bien qu'elle varie en fonction de la saisonnalité et du climat, l'énergie supplémentaire d'environ 29 % provenant du rejet de chaleur est conséquente. Elle augmente au fur et à mesure que le nombre de congélateurs ULT fonctionne 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 et 365 jours par an dans un espace donné, et elle est encore plus importante pour les anciens systèmes à très faible consommation d'énergie qui utilisent beaucoup plus d'énergie.

En plus de son moteur Stirling intrinsèquement efficace avec un rejet de chaleur remarquablement faible, le modèle ULT vertical SU780XLE de Stirling Ultracoldoffre un autre avantage pour la gestion des effets du chauffage, de la ventilation et de la climatisation (CVC). Sa conception unique de flux d'air optimisé dirige la chaleur au-dessus des zones de travail et vers les évents de retour d'air de la pièce pour un confort maximum, contrairement aux autres ULT qui mélangent la chaleur montante dans la pièce en ventilant au niveau du sol.

Optimiser les températures de stockage par type d'échantillon

Une méthode éprouvée pour réduire la consommation d'énergie du stockage en milieu ultrafroid consiste à opérer à des températures de consigne plus basses qui sont confirmées comme sûres pour différents types d'échantillons biologiques. Il est possible d'y parvenir sans risquer de compromettre l'intégrité des échantillons et en comprenant mieux les plages de température dans le stockage biologique. Par exemple, -20°C à -40°C est une plage sûre pour le stockage à court ou à long terme de l'ADN et de l'ARN, à condition que les échantillons aient été suspendus dans le bon type de solutions avant d'être stockés.

Bien entendu, cette approche peut présenter un défi pratique si tous vos congélateurs ultra-bas utilisent une technologie traditionnelle, qui ne peut offrir des performances stables que sur une gamme étroite de températures. Il existe désormais des options plus souples que l'affectation de types d'échantillons à plusieurs types de congélateurs, et des solutions plus durables à ce dilemme que l'adoption par défaut des températures ULT les plus froides pour tous les matériaux biologiques.

Une solution plus pratique et plus économe en énergie est disponible en appliquant la technologie du moteur Stirling qui fournit des performances de température stables sur une large gamme de points de consigne. Avec des performances publiées de congélateur ULT vertical à cinq points de consigne de température allant de -20°C à -80°C, le SU780XLE permet une adaptation flexible des températures de stockage optimisées dans un seul modèle de congélateur ULT.

Augmenter la densité de stockage par congélateur

Une autre approche pour une exploitation plus durable des entrepôts frigorifiques, qui permet également d'économiser de l'espace, consiste à stocker plus d'échantillons par congélateur, réduisant ainsi la charge totale et l'infrastructure d'appui. Cela peut être réalisé en organisant et en consolidant votre inventaire stocké grâce à de meilleures pratiques de gestion des échantillons et au rayonnage. Cependant, vous devez également tenir compte de la capacité de stockage par congélateur et de l'encombrement dans vos décisions d'achat d'ULT, qui varient selon le modèle.

Avec la densité de stockage la plus élevée par rapport à l'encombrement, l'armoire SU780XLE peut contenir jusqu'à 700 boîtes de 2 pouces. Non seulement elle réduit l'espace au sol grâce à sa base plus petite, ses portes plus étroites et ses dégagements muraux, mais son système d'étagères à haute densité maximise la capacité d'échantillons par congélateur dans un ensemble ULT à haute efficacité, ce qui réduit également le nombre d'unités nécessaires au stockage d'un stock d'échantillons donné. Il y a donc moins de congélateurs qui occupent un espace précieux au sol, consomment de l'électricité, produisent de la chaleur et toute l'énergie nécessaire au fonctionnement et à l'infrastructure, ainsi que l'empreinte carbone qui en découle.

Tenir compte de la source

La véritable durabilité de toute opération prend en compte une série d'impacts environnementaux des produits utilisés, y compris les effets de la fabrication des produits, de l'énergie, de la consommation d'eau, de l'emballage et de la fin de vie. Pour les équipements de laboratoire et les congélateurs, il existe un audit de vérification par une tierce partie du facteur d'impact environnemental (FEI), connu sous le nom de label Accountability, Consistency and Transparency (ACT) de My Green Lab

Pour compléter ses autres avantages durables, le Stirling Ultracold SU780XLE a reçu le label ACT confirmant son faible EIF. Qu'il s'agisse de l'utilisation de réfrigérants naturels avec un potentiel de réchauffement global minimal ou de matériaux recyclables, vous pouvez désormais être sûr de l'authenticité de cet ULT, qui répond à des normes strictes de développement durable sur de nombreux fronts.

Adopter une approche à 360

Il faut une approche globale pour mettre en œuvre des solutions d'entreposage frigorifique durables qui tiennent compte des multiples incidences sur l'environnement pendant toute la durée de vie de l'installation. Pour ce faire, les opérations de biostockage doivent appliquer une combinaison de ressources, de solutions et de changements de comportement qui vont au-delà des valeurs de kWh/jour des congélateurs.

Contactez votre représentant Stirling Ultracold Solutions pour en savoir plus et calculer/comparer les facteurs de durabilité pour votre prochaine solution de biostockage.