Cryogene opslag: vloeibare stikstof of mechanische vriezer?

In het kort is cryogene opslag alle opslag die plaatsvindt onder -130°C graden. Het is namelijk bewezen dat bij een temperatuur van -130°C graden of kouder alle levende organismen tot stilstand komen. Onder deze temperatuur stopt het verouderingsproces en kunnen de cellen voor onbepaalde tijd worden bewaard. De meest bekende vormen van cryogene opslag zijn: vloeibare stikstof en mechanische vriezers. Maar wat zijn de voor- en nadelen van deze vormen en welke opties zijn daarbij mogelijk? Samen met de directeur van Poly Temp Scientific, Robert van der Kuijlen, bespreekt Poly Temp deze opties, zodat de klant de beste keuze kan maken.

Grotere veiligheidsmarge met vloeibare stikstof

Vloeibare stikstof (hierna LN2) wordt al jaren gebruikt voor cryogene opslag. In de vloeibare fase biedt deze vorm namelijk een uniforme temperatuur van -196°C. Dat houdt in dat de temperatuur stabiel blijft over een langere tijd. Robert vult aan: ‘’Deze temperatuur van -196°C geeft gebruikers vertrouwen in het opslaan van hun kostbare onderzoek. Mocht er namelijk iets uitvallen of de LN2-leverancier kan tijdelijk niet leveren, dan duurt het wel even voordat de temperatuur bij -130°C is. Zonder het openen van de deksel blijven de samples alsnog meerdere dagen veilig.’’

Opslaan in de vloeibare of dampfase?

Er wordt veelal gekozen om samples op te slaan in de vloeibare fase door de zekerheid van -196°C, die een grotere veiligheidsmarge biedt. Robert: ‘’Houd er hierbij wel rekening mee dat er in de vloeibare fase meer LN2 wordt verbruikt, omdat er bij het verwijderen van een rek meer verdamping plaatsvindt. We zien de laatste jaren dat steeds meer klanten ervoor kiezen om hun samples op te slaan in de dampfase.’’

In een artikel uit 1995 werd namelijk al geschreven over de mogelijkheid van kruisbesmetting in de vloeibare fase. ‘’Vanwege die reden kiezen steeds meer mensen voor opslag in de dampfase in plaats van de samples volledig onder te dompelen in LN2. In het eerste geval wordt elke mogelijkheid van kruisbesmetting geëlimineerd, maar wordt de veiligheidsmarge wel kleiner in het geval de LN2-leverancier tijdelijk niet kan leveren,’’ noemt Robert.

Verschil tussen automatisch en handmatig vullen van LN2

Bij cryogene opslag in LN2 maken we een verschil tussen automatisch en handmatig vullen. Bij automatisch gevulde tanks wordt het LN2-vat door middel van een systeem automatisch aangevuld. In het geval van handmatig gevulde vaten is het aan de gebruiker om het vat zelf aan te vullen.

Handmatig gevulde opslagvaten hebben een kleinere nekopening. De kleine nekopening zorgt ervoor dat de LN2 minder snel verdampt, omdat de statische verdampingssnelheid kleiner wordt. Automatisch gevulde tanks zijn handiger en bieden een veel grotere opslagcapaciteit. Door de grotere nekopeningen en voorkoeling van leidingen tijdens de automatische aanvulling verbruiken ze wel meer vloeibare stikstof.

Bekijk de brochure voor de exacte hoeveelheden opslag per toepassing.

Waarborg de veiligheid

Het is algemeen bekend dat vloeibare stikstof gevaarlijk is om mee te werken. Daarbij heeft LN2 de eigenschap dat het verdampt, zelfs als het vat luchtdicht wordt afgesloten. Ook onttrekt LN2 zuurstof uit de lucht. ‘’Je ruikt het niet, je proeft het niet, je ziet het niet, maar als je aan het werk bent en het zuurstofgehalte is te laag, dan wordt het gevaarlijk. De alertheid hierop is dus belangrijk, ‘’ zegt Robert. ‘’De ruimte waarin de LN2 zich bevindt moet ook voorzien zijn van O2-meters. Als extra veiligheidsmaatregel is het aanbevolen dat er altijd iemand buiten de ruimte is die de gebruiker in de gaten houdt, mochten de alarmeringen in die ruimte niet afgaan.’’

Door de constante verdamping van LN2 blijft het ook een continu proces om de LN2-vaten bij te vullen. Daardoor moet LN2 op een consistente basis aangeschaft en gebudgetteerd worden. Robert: ‘’Vloeibare stikstof zorgt zeker voor een grotere veiligheidsmarge in temperatuur. Hierbij moet dus wel rekening gehouden worden met het kostenaspect, veiligheidsaspect en het feit dat vloeibare stikstof niet zo gebruiksvriendelijk is.’’

Mechanisch cryogene vriezers als alternatief

De veiligheid waarborgen van laboranten is belangrijk en sommige organisaties willen om die reden af van vloeibare stikstof. Als alternatief biedt Poly Temp een mechanisch cryogene vriezer van -150°C. Ten eerste zorgt de vriezer voor een mooie uniforme temperatuur van -150°C. Dat betekent een veiligheidsmarge van 20°C in het geval van bijvoorbeeld een stroomstoring. Robert vult aan: ‘’Met vloeibare stikstof kan de gebruiker opslaan in de dampfase, maar dit gaat wel ten koste van opslagcapaciteit. Met mechanische koeling is dat niet van toepassing. De 200 liter die beschikbaar is, kan de gebruiker dan ook volledig benutten voor de samples. Ook is het erin en eruit halen van materiaal bij deze -150°C vriezer gemakkelijker dan bij een LN2-vat. De vriezer is namelijk maar een meter hoog en daardoor gebruiksvriendelijk.’’

Verder is een cryogene vriezer veiliger, omdat er geen vloeibare stikstof aan te pas komt. Robert: ‘’Na het installeren van de cryogene vriezer(s) in de ruimte is het van belang om ervoor te zorgen dat de omgevingstemperatuur op orde is. Ondanks dat deze -150°C vriezer energiezuinig is, moet rekening gehouden worden met warmteafgifte. Daardoor is het van belang dat de ruimte goed geconditioneerd is. Dit zal van invloed zijn op het stroomverbruik. Tot slot produceert de vriezer een geluidsniveau rond de 55 dB.’’

Bekijk de -150°C cryogene vriezer met een goede opslagcapaciteit van Poly Temp hun eigen merk Labselect.

Voorzorgsmaatregelen bij cryogene vriezers

Mocht de vriezer bijvoorbeeld door een stroomstoring uitvallen, dan zal de vriezer langzaam gaan opwarmen. Robert: ‘’Mocht de vriezer uitvallen, om welke reden dan ook, adviseer ik altijd om hierop voorbereid te zijn. Allereerst adviseer ik om de vriezer aan te sluiten op een noodaggregaat van het gebouw. Ten tweede, om een LN2 back-upsysteem te koppelen aan de vriezer. Bij een storing kan er LN2, in dampvorm, in de vriezer geïnjecteerd worden, zodat het materiaal onder de kritische temperatuur van -130°C blijft. Hiervoor dient er wel een LN2-vultank paraat te zijn met LN2.’’

Doorberekening van de Total Cost of Ownership

Robert sluit af: ‘’Wij bieden beide opties aan bij Poly Temp dus of er een LN2-opslagtank nodig is of een mechanische vriezer, het is geheel aan de klant. Beide systemen bieden cryogene temperaturen voor opslag van waardevolle samples.

Wij adviseren wel om een doorberekening te maken van de TCO over de langere termijn en deze mee te nemen in de uiteindelijke beslissing.

In de berekening wordt de vergelijking gemaakt tussen deze vormen van cryogene opslag. De vloeibare stikstof heeft een speciaal ingerichte ruimte nodig en levering van stikstof. In vergelijking met onze cryogene vriezer met stroomkosten en klimaatbeheersingssystemen. Uiteraard is het mogelijk om het vraagstuk aan ons voor te leggen en doen we graag de doorberekening samen met onze klant.’’

Bekijk het cryogene opslag aanbod op polytemp.nl.