Wer im Labor regelmäßig mit Stickstoff arbeitet, kennt das Prozedere: Flasche bestellen, Lieferung koordinieren, leere Druckgasbehälter zurückgeben, Bestände überwachen. Das kostet Zeit, belegt Lagerfläche und hängt von externen Lieferketten ab. Geht eine Flasche zur Neige, während der LC-MS-Lauf läuft, ist das Ärger.

Labore, die auf Stickstoffgeneratoren umgestellt haben, berichten selten von der Technik selbst. Was sie erwähnen, ist das, was wegfällt: die Logistik, die Unterbrechungen, das Hantieren mit Druckflaschen.

Dieser Beitrag erklärt, wie Stickstoffgeneratoren funktionieren, für welche Anwendungen sie sich eignen und welche Geräte bei häberle LABORTECHNIK verfügbar sind.

Wie Stickstoffgeneratoren Stickstoff erzeugen

Stickstoff macht rund 78 Prozent der Luft aus. Stickstoffgeneratoren nutzen diesen Umstand, indem sie Druckluft aufbereiten und den Stickstoff vom Sauerstoff und anderen Bestandteilen trennen. Dafür werden im Labor zwei Verfahren eingesetzt.

Die Druckwechsel-Adsorption (PSA) arbeitet mit Kohlenstoff-Molekularsieben, die selektiv Sauerstoff zurückhalten, während Stickstoff hindurchströmt. Das Ergebnis ist Stickstoff mit sehr hoher Reinheit – bis zu 99,9995 % je nach Gerät und Einstellung. PSA-Generatoren eignen sich besonders für GC-Anwendungen, bei denen höchste Reinheit gefordert ist.

Die Membrantechnologie arbeitet nach einem anderen Prinzip: Druckluft strömt durch hohle Polymerfasern, durch deren Wände Sauerstoff und Feuchtigkeit schneller diffundieren als Stickstoff. Das Verfahren ist einfacher im Aufbau, liefert etwas niedrigere Reinheiten (bis ca. 99,5 %) und eignet sich gut für LC-MS-Anwendungen, wo hohe Durchflussraten bei moderater Reinheit gefragt sind.

Wofür Stickstoff im Labor gebraucht wird

Stickstoff ist in analytischen Labors allgegenwärtig. Beim LC-MS wird er als Desolvationsgas, Curtain Gas und Nebelgas eingesetzt – Anwendungen, die einen kontinuierlichen, hochreinen Stickstoffstrom erfordern. Ein Druckabfall durch eine zur Neige gehende Flasche mitten in einer Messsequenz ist dort keine Kleinigkeit.

In der Gaschromatographie dient Stickstoff als Trägergas oder Hilfsgas. Für GC-Anwendungen gilt: Je reiner, desto besser – Restspuren von Sauerstoff oder Feuchtigkeit können Trennsäulen schädigen oder die Detektionsempfindlichkeit beeinflussen.

Darüber hinaus wird Stickstoff zur Probenverdampfung, zur Inertisierung von Reaktionsgefäßen und als Schutzgas bei temperaturempfindlichen Substanzen eingesetzt. In all diesen Fällen ist eine zuverlässige, unterbrechungsfreie Versorgung entscheidend.

Was für den Umstieg spricht – und was gegen Gasflaschen

Druckgasflaschen haben drei Schwachstellen, die im Laborbetrieb spürbar werden: Kosten, Sicherheit und Verfügbarkeit.

Die Kosten bei Flaschen setzen sich nicht nur aus dem Gaspreis zusammen. Mietgebühren für die Druckbehälter, Lieferkosten, Rückgabelogistik und der Personaleinsatz für die Verwaltung addieren sich. Wer den tatsächlichen Preis pro Liter Stickstoff über alle diese Posten hinweg berechnet, liegt meist deutlich über dem, was ein Generator im Betrieb kostet.

Hochdruckflaschen erfordern Sicherheitsvorschriften: feste Verankerung, ausreichende Belüftung, regelmäßige Prüfintervalle. Im Labor, wo oft gleichzeitig mehrere Geräte an einer gemeinsamen Gasversorgung hängen, stellt eine umfallende Flasche ein ernstzunehmendes Risiko dar. Generatoren arbeiten bei deutlich geringerem Druck und fallen dieses Risiko weg.

Bei der Verfügbarkeit ist der Unterschied am klarsten: Ein Generator läuft rund um die Uhr, so lange er Druckluft und Strom bekommt. Eine Gasflasche läuft leer – oft zu einem ungünstigen Zeitpunkt.

Geräte bei häberle LABORTECHNIK: PEAK Scientific

häberle LABORTECHNIK führt Stickstoffgeneratoren von PEAK Scientific, einem Hersteller, der seit über 25 Jahren auf Gasgeneratoren für analytische Labore spezialisiert ist. Die Systeme sind auf die Anforderungen moderner LC-MS- und weiterer Laboranwendungen ausgelegt und bieten eine zuverlässige Stickstoffversorgung direkt am Einsatzort.

Die Solaris XE Serie nutzt Membrantechnologie und wurde speziell für den Einsatz mit LC-MS und mehreren ELSD-Einheiten entwickelt. Sie arbeitet mit variabler Durchflussrate und Reinheit (bis zu 99,5 %), lässt sich auf dem Labortisch, an der Wand oder unter dem Instrument platzieren und eignet sich besonders für Labore mit vorhandener Druckluftversorgung.

Der Genius XE kombiniert PSA-Technologie mit integriertem Kompressor und Multi-Stage Purification. Er wurde für anspruchsvolle LC-MS-Anwendungen entwickelt, bei denen eine kontinuierliche Versorgung mit hochreinem Stickstoff erforderlich ist. Das System bietet eine zertifizierbare Gasqualität, einen geringen Wartungsaufwand und einen vollständig autarken Betrieb ohne externe Druckluftquelle.

Mit diesen Lösungen deckt PEAK Scientific unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Durchflussrate, Reinheit und Laborinfrastruktur ab und bietet eine flexible Alternative zur Versorgung über Druckgasflaschen.

Welcher Generator für welche Anwendung?

Die Entscheidung hängt von drei Fragen ab: Welche Reinheit wird benötigt? Wie hoch ist der Durchfluss? Gibt es bereits eine Druckluftversorgung im Labor?

Für LC-MS-Labore mit mittlerem bis hohem Durchflussbedarf und vorhandener Druckluft ist die Solaris XE von PEAK Scientific eine effiziente Lösung. Labore, die einen komplett autarken Generator mit integriertem Kompressor und zertifizierbarer Reinheit für LC-MS suchen, sind mit dem Genius XE gut bedient. Für Anwendungen mit besonders hohen Anforderungen an Reinheit und Versorgungssicherheit bietet PEAK Scientific verschiedene Generatorlösungen, die je nach Durchflussbedarf und Laborumgebung konfiguriert werden können.

Fazit

Die Stickstofferzeugung vor Ort ist keine Nischenlösung mehr. In Labors, die regelmäßig mit GC oder LC-MS arbeiten, amortisiert sich ein Generator in der Regel innerhalb weniger Jahre – und beseitigt gleichzeitig die Logistik, die Sicherheitsauflagen und die Versorgungsunterbrechungen, die mit Druckflaschen einhergehen.

Wenn Sie sich unsicher sind, welches Gerät zu Ihrer Anwendung und Ihrem Durchflussbedarf passt, berät Sie das Team von häberle LABORTECHNIK gerne.

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