Abfälle von mobilen Phasen werden in Europa gesammelt und zu Lösemittelverbrennungsanlagen transportiert, wo sie "thermisch wiederverwertet", d. h. verbrannt werden. Dabei ist fraglich, ob diese Mischungen aufgrund ihres hohen Wasseranteils ohne weitere Zusätze überhaupt brennbar sind, und besonders nachhaltig ist diese Art der Wiederverwertung ohnehin nicht.

Recycling

Mit Blick auf Nachhaltigkeit stellt sich die Frage: Sind mobile Phasen nach dem HPLC-Lauf ausschließlich Abfälle, die entsorgt werden müssen? Wie oben erwähnt, sind mobile Phasen Gemische aus Wasser und hohen Anteilen von organischen Lösungsmitteln. Deshalb lohnt es sich, auch über andere Lösungen nachzudenken, d. h. die mobilen Phasen nicht zu verbrennen, sondern in getrennten Fässern zu sammeln und wie "Bio-Ethanol" aus Bier oder Wein zu gewinnen. Um die Machbarkeit von Recycling der mobilen Phasen aufzuzeigen, sind in Tabelle 1 einmal die Mengenanteile von Methanol und Acetonitril in Lösungsmittelabfällen aus der Chromatographie den Ethanol-Anteilen nach Abschluss des Gärungsprozesses gegenübergestellt. (Dabei ist zu bedenken, dass Gärungsprozesse schon ab Ethanol-Konzentrationen unter 20 % zum Erliegen kommen, weil bei höheren Alkoholgehalten die beteiligten Hefen absterben. In Supermärkten werden 1-l-Gebinde von "Bio-Ethanol" zu Preisen zwischen 4 und 5 Euro angeboten, was in der Größenordnung des Preises für technisches Acetonitril liegt, wenn man die Gewinnspannen der Supermärkte herausrechnet und die Preisunterschiede von kg-Gebinden im Vergleich zu Tonnenmengen berücksichtigt.)

Tabelle 1 zeigt, dass der Anteil an organischen Lösemitteln, die als mobile Phasen in der Chromatographie genutzt werden, deutlich höher ist als der von Ethanol nach Abschluss von Gärungsprozessen. Das legt nahe, dass sich auch die Lösungsmittelabfälle aus der Chromatographie rückgewinnen ließen und Acetonitril und Methanol so weit aufzukonzentrieren, um anschließend die reinen organischen Lösemittel Acetonitril und Methanol durch Destillation zu gewinnen. Laborverfahren, wie man reine, d. h. wasserfreie Lösemittel erhält, sind bekannt. Für Methanol stellt sich dies nicht als besonders schwierig dar, weil dieses Lösemittel mit Wasser kein azeotropes Gemisch bildet und sich im wässrigen Milieu nicht merklich zersetzt. Die Grafik zeigt eine mögliche Aufbereitungsmethode.

Für Acetonitril ist die Wiedergewinnung deutlich komplizierter, denn Acetonitril und Wasser bilden mit 83,7 Gew.-% Acetonitril zu 16,3 Gew.-% Wasser ein azeotropes Gemisch, und Wasser/Acetonitril-Gemische sind maximal vier Wochen haltbar [3]. Trotz dieser Probleme lohnt es sich, über die Wiedergewinnung von Acetonitril nachzudenken, denn dieses Lösemittel ist teuer. Es war in den Jahren 2008 und 2009 für längere Zeit nicht verfügbar [4, 5]. Der Aspekt der Verfügbarkeit von Acetonitril ist nicht zu vernachlässigen.

Lohnt sich eine eigene Methanolrückgewinnung?

Prozess einer möglichen Rückgewinnung von Methanol aus wässriger Lösung. Am Schluss steht die abschließende Reinheits-Analyse des gewonnenen Methanols mit dem Freigabeprozess für den angedachten Verwendungszweck. © QuACX

Laborverfahren könnten wegen hoher Energiekosten eventuell zu hoch sein, um die Wiedergewinnung von Methanol und Acetonitril wirtschaftlich zu ermöglichen. In Tabelle 2 sind einmal Kosten- und Arbeitsaufwand und mögliche Einsparungen am Beispiel Methanol gegenübergestellt. Eine Kostenschätzung: methanolischer Lösemittelabfall (<10 % Methanol): 0 €/l; Energie- und Verbrauchsmaterialkosten für Reinigung: 3 – 5 €/l; Zeit- und Arbeitskosten: 2 – 4 €/l. Gesamtkosten wären damit : ~5 – 9 €/l. (Zum Vergleich: Preis für HPLC-Grade-Methanol: 15 – 50 €/l.) Auf Basis solcher Kosten, wie hier angenommen, läge der "Break-Even-Point" bei ca. 50 Liter im Monat. Ab dieser Menge könnte es sich lohnen, selbst (recyceltes) Methanol einzusetzen.

Vor der Wiedergewinnung der jeweiligen Lösemittel steht die Trennung der einzelnen mobilen Phasen. Je mehr verschiedene Lösemittel in einem Gemisch vorliegen, desto schwieriger wird deren Trennung. Ein digitales Tool, wie beispielsweise die Laborsoftware "QuACX:smartREMS", kann systemseitig für das Erfassen und Sortieren und Dokumentation der anfallenden Lösungsmittelabfälle unterstützen.