Duurzame analysetechnieken: superkritische vloeistofchromatografie onder de loep

De vraag naar duurzame analysetechnieken neemt toe en binnen de chromatografie lijkt superkritische vloeistofchromatografie (SFC) een geschikte ‘groene’ oplossing. Hoewel deze analytische methode al sinds de jaren zestig bekend is, heeft de technologie nooit een grote doorbraak gemaakt. Maar wat zijn de voordelen ten opzichte van conventionele scheidingstechnieken? Isabelle François, oprichter van Chromisa Scientific en product manager en business developer bij TharProcess, is een groot voorstander van SFC. Zij legt uit waarom meer analisten met deze techniek zouden moeten werken.

Door: Eline te Velde

Net als andere chromatografietechnieken is SFC een scheidingstechniek die wordt gebruikt om componenten in een mengsel te scheiden op basis van de verschillen in interacties met de stationaire en mobiele fase. In vloeistofchromatografie (LC) wordt een vloeistof gebruikt als mobiele fase, maar bij SFC bestaat de mobiele fase uit een superkritische vloeistof. Dit is een stof die zich boven de kritische temperatuur en druk bevindt. François legt uit dat bij SFC nagenoeg altijd gebruik wordt gemaakt van CO2: “In principe kun je iedere stof gebruiken, maar in de praktijk wordt CO2 het meeste toegepast. CO2 is eenvoudig onder superkritische omstandigheden te brengen, heeft geen schadelijke nadelen zoals corrosiviteit of ontploffingsgevaar, en het is makkelijk verkrijgbaar.”

Slechte reputatie

Met haar twintig jaar ervaring in SFC ziet François de interesse in de techniek met vlagen toenemen en afnemen. “De technologie is tot zo’n tien jaar geleden nooit volledig doorgebroken en de belangrijkste reden daarvoor was het gebrek aan robuuste apparatuur. Dit is rechtstreeks verbonden met de interesse van de instrumentenleveranciers in deze techniek.” Daarnaast heeft SFC ook last van een slechte reputatie. “Toen ik tijdens mijn doctoraatsonderzoek in 2004 begon met SFC zag ik dat mijn scheidingen impressionant waren. Maar het was destijds totaal niet herhaalbaar en dus niet toepasbaar voor routinegebruik. Ook de gevoeligheid in UV detectie was onvoldoende in vergelijking met traditionele LC. SFC heeft deze slechte connotatie in het verleden met zich meegedragen en dat is een belemmering geweest voor velen om het opnieuw op te pikken.”

“SFC heeft  in het verleden een slechte connotatie met zich meegedragen en dat is een belemmering geweest voor velen om het opnieuw op te pikken.”

Sinds de jaren 2010 hebben Waters, Agilent en Shimadzu nieuwe generaties van analytische SFC apparatuur op de markt gebracht. De kwaliteit en robuustheid van deze systemen zijn nu op het niveau van LC en UHPLC. “Er zijn verschillende interlaboratoria studies uitgevoerd die hebben aangetoond dat deze technologie betrouwbaar is en kan worden geïmplementeerd in routine labs”. In de afgelopen tien jaar is ook de combinatie met massa spectrometrie (MS) gecommercialiseerd, en dit heeft bijgedragen in de toegenomen interesse in en de toepasbaarheid van de techniek.

Een ander aspect dat een rol speelt in de populariteit van SFC is de bereidheid van laboratoria om hun bestaande werkwijze aan te passen. “Bedrijven werken vaak al jaren met vaste SOP’s. Mensen hebben over het algemeen moeite met verandering en het kost inspanning en budget om een bestaande workflow aan te passen. Kennis van de technologie is daarbij heel belangrijk en in ieder salesgesprek moet ik altijd goed de voordelen uitleggen.” In haar rol als consultant ziet François ook de dilemma’s waar laboratoria mee worstelen bij de aankoop van een systeem. “Bedrijven voelen veel onzekerheid. Ze vragen zich af of ze over tien jaar nog service hebben op het systeem. Een terechte vraag want er lijkt nu een afname in interesse in de techniek bij analytische instrumentenbouwers. Maar als je zwart op wit naar de feiten kijkt, dan zijn de voordelen toch heel duidelijk.”

Een groen alternatief

Vooral de duurzame kwaliteiten lijken de reden te zijn voor de toegenomen interesse, zeker op industriële schaal. LC maakt gebruik van vloeibare oplosmiddelen en na de scheiding moeten deze middelen op een veilige en milieuvriendelijke manier afgevoerd worden. De gebruikte CO2 bij SFC wordt gezien als een groen alternatief: “Als je bij CO2 de drukrestrictie weghaalt, dan wordt het weer gasvormig. Dit betekent voor laboratoria een significante daling in afvalstoffen en bijgevolg ook minder kosten voor de afvalverwerking. Bovendien is de aangeleverde CO2 reeds een gerecycled product. Dit is vooral op grote schaal een voordeel, omdat bij preparatieve LC enorme hoeveelheden oplosmiddelen worden gebruikt. Op analytische schaal wordt het groene karakter ook aangehaald, maar daar vind ik het zelf redelijk beperkt. Op deze kleinere schaal wordt er niet zo heel veel oplosmiddel meer gebruikt zeker aangezien tegenwoordig veel kleinere kolomdiameters en partikels in UHPLC apparatuur worden toegepast.”

Investeren in apparatuur

Volgens François is de toekomst van deze technologie voor een groot deel afhankelijk van de instrumentenleveranciers. “Ik zie heel veel mogelijkheden om de apparatuur voor SFC te verbeteren, maar de investeringen lijken nu juist weer iets terug te lopen. SFC is toch altijd een beetje het kleine broertje van vloeistofchromatografie. Er zijn een aantal bedrijven die met de ontwikkeling bezig zijn, maar deze focussen vooral op de toepassing op grote schaal. Maar de analytische kant is ook heel belangrijk. Alles wat we op grote schaal doen, begint in het analytische lab.”

Isabelle François geeft een lezing over superkritische vloeistofchromatografie tijdens het seminar chromatografie op de vakbeurs LabNL. Samen met drie andere experts deelt zij haar kennis op het gebied van deze scheidingstechniek. Lees meer over het seminar chromatografie of meld je aan voor een gratis beursbezoek.