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Sicherheit im Labor

Polymerisationen von reaktiven Monomeren

05.03.2013
Abb. 1: Anionische Polymerisation von Ethylenoxid mit einem Alkoholat als Initiator
Abb. 1: Anionische Polymerisation von Ethylenoxid mit einem Alkoholat als Initiator Weiter
Abb. 1: Anionische Polymerisation von Ethylenoxid mit einem Alkoholat als Initiator Abb. 2: Autoklavensystem für die Polymerisation von Ethylenoxid (EO) Abb. 2: Autoklavensystem für die Polymerisation von Ethylenoxid (EO) Abb. 3: Labor mit Abzug und Syntheserobotern Abb. 4: Anschlussplan der Sensoren am Touch-Panel mit integrierter Temperatur und Druckanzeige Dr. Jürgen Vitz, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Lehrstuhl für Organische und Makromolekulare ... Dr. Martin D. Hager, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Lehrstuhl für Organische und ... Prof. Dr. Ulrich S. Schubert, Friedrich- Schiller-Universität Jena, Lehrstuhl für Organische und ... 

Daher wurden Maßnahmen des „Primären Explosionsschutzes“ getroffen, um die Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre zu verhindern:

▪▪ Inertisierung in einem Umgehäuse (Syntheseroboter)

▪▪ Natürliche oder technische Belüftung (Labor und Abzug)

Zusätzlich wurde eine Anlage zur Konzentrationsüberwachung der verwendeten Gase installiert. Diese besteht aus zwei Sensoren, installiert im Abzug und im ChemSpeed Multiplant M106 Syntheseroboter (s. Abb. 3), der für Reaktionen bis 100 bar und 350 °C ausgelegt ist. Diese Sensoren sind an ein zentrales Terminal mit Touch- Panel angeschlossen. Bei Überschreiten der programmierten Grenzwerte wird zunächst optisch, danach akustisch mit einer Blitz / Hupe-Kombination gewarnt.

Es können zudem 12 Relais zur Abschaltung der Gaszufuhr und zur Schaltung von anderen Warneinrichtungen benutzt werden. In Zukunft ist der Ausbau des Systems mit einem dritten Sensor geplant, schematisch ist dies in Abb. 4 gezeigt. Des Weiteren müssen Zündquellen, z.B. durch Erdung der Apparaturen, vermieden werden. In diesem Zusammenhang wurde der existierende Abzug durch einen neuen Abzug in Ex-Ausführung ersetzt, der explosionsgeschützte Leuchtstoffröhren und Steckdosen für die Anwendung in EX-Zone 2 und 22 besitzt.

Zudem ist die Elektronik außerhalb des Abzuges installiert. Für das Arbeiten am Abzug wurde zusätzlich ein ableitfähiger Bodenbelag verlegt. Darüber hinaus müssen im Fall des Arbeitens unter Ex-Zone 2 Bedingungen, Sicherheitsschuhe mit einem geringen Ableitwiderstand getragen werden. Für Besucher kann auf Einweg-Schuherdungstreifen zurückgegriffen werden.

Ebenfalls müssen alle Installationen im Abzug den Richtlinien auf dem Gebiet des Explosionsschutzes entsprechen (ATEX-Produktrichtlinie 94/9 / EG und ATEXBetriebsrichtlinie 1999/92/EG), in diesem Fall der Zone 2 in der Gerätegruppe II und der Temperaturklasse T4 [5,6]. Falls ein Atemschutz erforderlich ist, stehen Vollmasken mit dem Filtertyp AXBEK (EN 14387) zur Verfügung.

Falls es trotz aller Vorsichtsmaßnahmen dennoch zu einem Einatmen des Gases kommen sollte, steht ein Notfallspray zum Inhalieren direkt im Labor zur Verfügung. Dabei handelt es sich um ein Glukokortikoid, dass als Akuttherapie gegen schnell auftretende Lungenödeme eingesetzt werden kann.

Eine einmalige Anwendung, auch in hoher Dosierung, ist völlig unschädlich und kann daher auch im Verdachtsfall durchgeführt werden [7,8].

Die Erste-Hilfe-Ausstattung wurde zusätzlich durch ein Maskengerät zur Atemspende bereitgestellt (Beatmungsbeutel), der in diesem Fall nicht nur als Infektionsschutz sondern vielmehr zum Schutz des Helfers vor Inhalation der Gase dient.

Fazit

Das Arbeiten mit hochgiftigen und explosionsfähigen Gasen erfordert eine besondere Anpassung der Sicherheitsmaßnahmen, die die Bedingungen in einem chemischen Standard-Labor bei weitem überschreiten. Dies ist sowohl mit einem hohen technischen als auch finanziellen Aufwand verbunden, was aber zum Schutz der Mitarbeiter aufgrund der vorliegenden Gefahren nötig ist.

Danksagung

Der Ausbau der Sicherheitsmaßnahmen war nur durch die fortwährende Unterstützung des Dezernats 4 Abteilung Sicherheit und Technik der Friedrich-Schiller-Universität Jena möglich. Hierfür möchten wir uns Bedanken, zudem für die finanzielle Unterstützung des Dutch Polymer Institutes (DPI, Technologiebereich HTE) für den Ausbau der Autoklaven und bei Chemspeed Technologies für die Unterstützung im Bereich der Hochdurchsatzsynthese.

Literatur

[1] Gesetz über die Durchführung von Maßnahmen des Arbeitsschutzes zur Verbesserung der Sicherheit und des Gesundheitsschutzes der Beschäftigten bei der Arbeit (Arbeitsschutzgesetz - Arb- SchG), 1996.

[2] Laborrichtlinien BGI/GUV-I 850-0: „Sicheres Arbeiten in Laboratorien – Grundlagen und Handlungshilfen“, 2008.

[3] Knop K. et al.: Angewandte Chemie-International Edition 49, 6288-6308, (2010)

[4] Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA). GESTIS-Stoffdatenbank – Gefahrstoffinformationssystem der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung: http://www.dguv.de/ifa/de/gestis/stoffdb/index.jsp.

[5] European Commission: Official Journal of the European Commission vol. L, (1994)

[6] Das Europäische Parlament und der Rat der Europäischen Union: Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften vol. L, [2000]

[7] Bundesministerium für Arbeit und Sozialordnung: Bundesarbeitsblatt 6, 80, (2008)

[8] Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin: Bundesanzeiger 103a, 1−9, (2006) 

 

Autor(en):
Dr. Jürgen Vitz, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Lehrstuhl für IOMC und JCSM, DPI
Dr. Martin D. Hager, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Lehrstuhl für IOMC und JCSM, DPI
Prof. Dr. Ulrich S. Schubert, Friedrich- Schiller-Universität Jena, Lehrstuhl für IOMC und JCSM, DPI

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Schlüsselwörter : ATEX Unfallverhütung Chemie DPI Dutch Polymer Institute Explosionsschutz Friedrich-Schiller-Universität Jena gas IOMC JCSM Jürgen Vitz Martin Hager Polymer Polymerisation Sicherheit Ulrich Schubert

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