KENNISPLATFORM VOOR LABORATORIA

REDACTIONEEL

EDITIE 11, DECEMBER 2010

Halvering analysekosten door geautomatiseerde ionchromotografie

Al meer dan tien jaar verloopt bij kunstmestproducent en -verlader ICL Fertilizers in Amsterdam de kunstmestanalyse volledig geautomatiseerd. Dit tot grote tevredenheid van zowel laboratorium als productie.

 

 

 

 

 

 

 

Labmanager Enzo Buscemi verbaast er zich over dat er nog steeds collegabedrijven zijn die een dergelijke aanpak nog niet hebben doorgevoerd. “Alleen al de terugverdientijd was bij ons een kleine anderhalf jaar, en dan heb ik het nog geen eens over de vele andere voordelen die deze investering ons heeft gebracht.”

De omslag voor Enzo Buscemi kwam tijdens een lesavond chromatografie op de HLO-opleiding die hij tijdens zijn werk volgde. “De leraar vertelde dat er ook nog zoiets als ionchromatografie was, hoofdstuk 16, en dat we dat thuis maar eens moesten doorlezen, maar dat je daar verder toch niet zoveel mee kon.

Thuis vielen mij de schellen van de ogen. In het lijstje ionen in het hoofdstuk stonden precies de elementen die we bij ICL tot op dat moment met een hele batterij aan technieken analyseerden, bijvoorbeeld P met spectrometrie, K met AAS en N met een stikstofanalyser. Dat zou nu allemaal met één techniek kunnen. Een oplossing die ons bijzonder goed uitkwam, want in die tijd werden we geacht een stuk efficiënter te gaan werken. De 24/7 ploegendienst die ook voor het lab gold, was te duur: vandaar een automatiseringstraject.”

 

Speciale oplossingen

De aard van de monsters bij ICL Fertilizers vormde een belangrijke uitdaging. “Concentraties van sommige ionen liggen in de orde van procenten; dat betekent dat je alles van tevoren moet filtreren en verdunnen. Applikon, de leverancier van de ionchromatografen - één voor de anionen en één voor de kationen -, heeft hiervoor enkele bijzondere accessoires geleverd. Ten eerste hebben ze, vanuit hun expertise in biotechnologische analyses, een filterblok dat ook bij ons goed van pas kwam. En verder hadden we veel baat bij een speciale 250 nl injectieloop, waardoor we niet hoeven te verdunnen en toch over een breed bereik zeer nauwkeurige analyseresultaten kunnen halen. Een nauwkeurigheid die met de hand niet te bereiken is.” Ook zijn er wat chemische trucs toegepast om overlappende pieken uit elkaar te halen. “Door bij het anion eluent NaOH toe te voegen draai je de fosfaat- en de sulfaatpiek om, waardoor ze elkaar niet meer storen. Ook bij de kationen kan je de boel oppimpen. De scheiding tussen ammonium en kalium is hier niet goed. Bepaalde Crown ethers hebben een hoge affiniteit voor kalium, waardoor je een verschuiving van de K-piek krijgt en de scheiding verbetert.

 

 

 

 

 

 

 

Snel

De analysetijd voor de kationen (NH4+, K+, Mg2+ en Ca2+) en de anionen (NO3-, PO4 3-, SO4 2- en Cl-) is 8,5 minuut. “We zijn dus in staat om waar nodig snel analyseresultaten te genereren. Zelfs zonder dat er een laboratoriummedewerker aan te pas komt!” Om dat uit te leggen opent Buscemi een deur naast de analyseopstelling die voert naar een kleine ruimte. “In dit gedeelte brengen de operators hun monsters. We houden dit gedeelte gescheiden van het lab. Het hele proces vanaf monsterinname tot aan injectie in de IC’s is gerobotiseerd, door de firma Alsys. De operator kan zelf aangeven wat voor soort monster het is.

Hij voert de fysieke monstervoorbereiding uit: malen, inwegen en scannen. Vervolgens plaatst hij het potje op een kleine lopende band die de analyseruimte ingaat. Vanaf daar neemt de robot het werk over. De robot pakt een schoon bekerglas, plaatst het monster in het bekerglas en voegt de benodigde vloeistof toe op basis van de gewichtsgegevens. Daarna wordt het monster gekookt en na afkoelen wordt het monster opgezogen en vindt na inline filtratie de injectie plaats, in de kation- en anionanalyser. In veel gevallen is er parallel aan dit proces ook nog een vochtanalyse en pH-titratie op hetzelfde monster. De analysegegevens worden direct in het LIMS gezet, waar ze ook door de operator kunnen worden geraadpleegd.”

 

Forse besparingen

Naast snelheid en nauwkeurigheid van de analyses, valt ook de forse besparing op die is gerealiseerd. Enzo Buscemi: “Op jaarbasis voeren we zo’n Birdseye view vanaf de Applikon IC’s op de robotopstelling die de gehele monstervoorbewerking voor zijn rekening neemt. 15.000 analyses uit. Waar de gemiddelde kosten per analyse aanvankelijk op € 15 lagen, komt dat nu dichtbij de € 8. Met een totale investering van anderhalve ton heb je dus een terugverdientijd van anderhalf jaar. Bovendien voeren we analyses voor derden uit, wat ook weer geld oplevert.” Groot deel van de besparing zit hem in de aanpassing van de organisatie. “Door de automatisering kunnen we gewoon dagdiensten in het lab draaien. Daarbij ligt de focus op het draaiende houden van de opstelling. We doen veel aan preventief onderhoud. Neem bijvoorbeeld de kop van de vloeistofpomp. Die moet volgens de handleiding één keer per jaar worden schoongemaakt. Omdat wij continu draaien hebben we dat omgezet naar het ieder kwartaal reviseren van de pompkop. Dat lijkt op het eerst gezicht duurder, maar laat productie maar eens een paar uur wachten op een essentieel analyseresultaat: dan piep je wel anders!”

 

Applikon Analytical

www.applikonlab.nl

www.professional-ic.com

 

ICL Fertilizers

www.iclfertilizers.com

Enzo Buscemi, laboratorium manager bij ICL Fertilizers in Amsterdam: weinig omkijken naar betrouwbare en nauwkeurige ionchromatografische anion- en kation-analyse van grondstoffen, halffabrikaten en eindproducten van kunstmest.

Birdseye view vanaf de Applikon IC’s op de robotopstelling die de gehele monstervoorbewerking voor zijn rekening neemt.