Analytik Trends
Auch für 2025 haben unsere Produktspezialist*innen für Sie wieder die wichtigsten Trends in ihren Produktlinien zusammengefasst und aufbereitet. Manche dieser Themen finden sogar produktlinienübergreifend statt. Sollte eines dieser Trendthemen für Ihr Unternehmen wichtig sein, zögern Sie nicht und sprechen Sie uns gerne an. Wir entwickeln zusammen mit Ihnen eine passende Lösung oder separate Applikationsnoten. Wir wünschen viel Spaß beim Ausblick auf das Jahr 2025 aus Sicht der instrumentellen Analytik.
Produktlinienübergreifende Trends:
ICP-MS gemäß DIN 17294 für höchste Anforderungen der Abwasserverordnung
Der Einsatz der induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) in der Abwasseranalytik hat sich als äußerst wertvoll erwiesen. Diese hochmoderne Analysemethode ermöglicht die präzise Bestimmung von Spurenelementen und Metallen in Abwasserproben, was für die Überwachung der Umwelt und den Schutz von Gewässern von entscheidender Bedeutung ist.
Ein wesentlicher Vorteil der ICP-MS liegt in ihrer hohen Empfindlichkeit und der Fähigkeit, eine Vielzahl von Elementen simultan zu quantifizieren. Dadurch können selbst kleinste Konzentrationen von Schadstoffen, die möglicherweise aus industriellen Prozessen oder Haushalten stammen, nachgewiesen werden. Dies ist besonders wichtig, da viele dieser Elemente, wie Blei, Cadmium oder Quecksilber, toxisch sind und bereits in geringen Mengen gesundheitliche Risiken darstellen können.
Durch geeignete Methoden können selbst größere Salzfrachten langzeitstabil gemessen werden, ohne auf Sensitivität verzichten zu müssen. Qualitatives Screening erleichtert die Einordnung unbekannter Proben und vereinfacht die robuste Nutzung der ICP-MS Technik, während umfangreiche Softwarefeatures die Umsetzung der DIN 17294 erleichtern.
Insgesamt ist die ICP-MS ein unverzichtbares Werkzeug in der Abwasseranalytik, welche nicht nur zur Überwachung der Wasserqualität beiträgt, sondern auch zur Entwicklung nachhaltiger Lösungen für den Schutz unserer Gewässer.
Glas im Bauwesen - Qualitätskontrolle mittels UV/Vis/NIR-Spektroskopie
Zur Reduzierung der CO2-Emissionen gewinnt die Optimierung der Energieeffizienz von Gebäuden weiter an Bedeutung. Dabei spielt die Wechselwirkung zwischen der Verglasung und dem einfallenden Sonnenlicht eine entscheidende Rolle, um z.B. die UV-Belastung, die Temperatur und die Helligkeit in Innenräumen zu regulieren.
Durch die Messung der Transmissions- und Reflexionsgrade von UV-, sichtbarem (Vis) und nahinfrarotem (NIR) Licht können Materialien nach genormten Prüfverfahren, z.B. nach ISO 9050:2003 oder DIN EN 410, bewertet werden. Auf diese Weise können definierte Kenngrößen wie der Ultravioletttransmissionsgrad, der Gesamttransmissionsgrad der Sonnenenergie oder der Farbwiedergabeindex bestimmen werden. In der Praxis werden diese Verfahren häufig mit Ulbrichtkugeln durchgeführt, da diese eine einfache und genaue Aufnahme von Transmissions- und Reflexionsspektren von festen Proben ermöglichen.
Erfahren Sie mehr über diese Analytik am Beispiel von Wärmeschutzverglasungen in dieser Applikationsnote.
Umweltfreundlichere Trenntechniken: SFC im Fokus
Nachhaltigkeit und die Minimierung der Umweltbelastung sind in vielen industriellen Bereichen und insbesondere in der chemischen und pharmazeutischen Analyse zu zentralen Themen geworden. In der Flüssigchromatographie ist der Einsatz von Lösungsmitteln und die Abfallentsorgung traditionell ein bedeutendes Problem, da große Mengen an organischen Lösungsmitteln für die Trennung von Proben erforderlich sind. Dies führt zu hohen Kosten, umweltbelastenden Abfällen und einem beträchtlichen ökologischen Fußabdruck.
Der Trend geht zu „grünen Lösungsmitteln“, die weniger toxisch, besser abbaubar und umweltfreundlicher sind. Beispielsweise wird zunehmend der Einsatz von wasserbasierten Phasen oder alternativen, weniger schädlichen Lösungsmitteln wie CO2 untersucht.
Hier kommt die „Superkritische Fluidchromatographie“ (SFC) ins Spiel. Diese Methode verwendet überkritisches CO2 als Lösungsmittel und bietet eine umweltfreundliche und „grünere“ Alternative zur klassischen (U)HPLC, indem sie den Verbrauch und den Abfall von organischen Lösungsmitteln reduziert. Die niedrige Viskosität und der kleine Diffusionskoeffizient des überkritischen CO2 ermöglichen Fließgeschwindigkeiten, die bis zu fünfmal schneller sind als bei der RP-HPLC, was zu einer höheren Effizienz beiträgt. Durch das einzigartige Trennverhalten über ein breites Polaritätsspektrum von Verbindungen sowie bei der Trennung von chiralen Molekülen, bietet die SFC klare Vorteile hinsichtlich Effizienz und Umweltverträglichkeit und ist daher besonders interessant für die Forschung und Routineanalytik, insbesondere in der Pharma- und Lebensmittelindustrie.
Vernetzung und Datenaustausch im Labor
Typischerweise benötigen Geräte der instrumentellen Analytik die Software des Geräteherstellers, um Messungen durchzuführen. In dieser Software werden in der Regel auch die Daten ausgewertet. Wäre es nicht schön, die jeweils beste Software zur Auswertung nutzen zu können? Dafür müsste es möglich sein, Daten über ein herstellerunabhängiges Format auszutauschen. Auch wenn es bereits derartige Formate gibt, sind diese häufig nur für einen bestimmten Bereich gedacht. Die Allotrope Foundation™ – zu der auch Shimadzu zählt – hat sich zum Ziel gesetzt, einen universellen Standard zu schaffen und das Allotrope Data Format entwickelt.
Batterieforschung: Ein wichtiger Trend in der Analytik
In den letzten Jahren hat die Bedeutung der Batterie immer stärker zugenommen. Die Batterie ist ein Schlüsselbaustein für die Energiewende. Ziel des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ist der Aufbau einer technologisch souveränen, wettbewerbsfähigen und nachhaltigen Batteriewertschöpfungskette in Deutschland. Mehr als 150 Millionen Euro fließen in Deutschland jährlich in den Aufbau von Forschungskapazitäten an Universitäten und Forschungseinrichtungen.
Um die Effizienz und Leistungsfähigkeit von neuen Batterien zu erhöhen, wird für die Forschung eine Reihe an analytischen Systemen benötigt. Shimadzu bietet eine breite Palette verschiedenster chromatografischer und spektroskopischer Verfahren an sowie zahlreiche Lösungen im Bereich der Materialprüftechnik. Diese helfen dabei, daie Entwicklung von Batterien fortwährend zu optimieren und zu überwachen. Als Schlüsselbausteine sind neue Batteriesysteme unerlässlich für die Energiewende, besonders im Bereich der Mobilität.
Durch den Einsatz moderner analytischer Methoden kann die Forschung an neuen Batteriesystemen wie der Feststoffbatterie beschleunigt werden.
Mehr Sicherheit in der Biopharmazeutika Produktion
Das steigende Interesse im Bereich der Biopharmazeutika führt ebenfalls zu einem signifikanten Wachstum im Bereich der Zellkultur, da die Wissenschaftler*innen optimale Kulturmedien voraussetzen, um die Rentabilität ihrer Arbeit zu gewährleisten.
Bei der Herstellung von Biopharmazeutika muss im Zellkulturmedium ein Gleichgewicht verschiedener Komponenten vorhanden sein. Komponenten wie bspw. Glukose, Glutamin, Nukleinsäuren, Vitaminen sowie andere biologisch wichtige Substanzen und Primärmetabolite spielen hier eine entscheidende Rolle. Die Sicherstellung, dass das Kulturmedium die idealen Wachstumsbedingungen besitzt und keine Verunreinigungen enthält, ist erforderlich für eine erfolgreiche Entwicklung der pharmazeutischen Produkte. Zusätzlich wird die Qualität des Mediums für die Berechnung der Ausbeute und Herstellungskosten mit einbezogen.
Daher ist die stetige Überprüfung innerhalb des gesamten Prozesses essenziell - von der Medikamentenentwicklung bis hin zur Herstellung. Hier hat sich die Flüssigkeitschromatographie gekoppelte Massenspektrometrie (LC-MS) als Analysetechnik bewährt. Zusätzliche Optionen zur Automatisierung und speziell angepasste Softwarefunktionen unterstützen die Anwender*innen bei der kontinuierlichen Überwachung von Zellkulturmedien.
Kombinierte FTIR- und Raman-Analytik
Industrie und Wissenschaft fordern immer genauere und schnellere Analysemethoden, um immer anspruchsvollere Fragestellungen beantworten zu können. Aus diesem Grund gewinnen Analysetechniken, die verschiedene spektroskopische Methoden kombinieren, zunehmend an Bedeutung. Diese multimodalen Ansätze ermöglichen es, umfassendere und detailliertere Daten zu erhalten, indem sie unterschiedliche, aber sich ergänzende Informationen über die Proben liefern. Aus diesem Grund hat Shimadzu das weltweit einzigartige Infrarot-Raman-Mikroskop AIRsight entwickelt, das FTIR- und Raman-Messungen an denselben mikroskopischen Spots durchführen kann. Dies ermöglicht Wissenschaftler*innen, umfangreiche spektroskopische Untersuchungen durchzuführen, ohne Proben zwischen verschiedenen Instrumenten transferieren zu müssen, was nicht nur Zeit spart, sondern auch das Risiko von Probenverlust oder -kontamination zwischen den Messungen eliminiert.
Gleichzeitig bietet diese Kombination Anwender*innen in der Industrie eine effiziente und umfassende Kontaminations- und Defektanalyse, die sowohl organische als auch anorganische Substanzen erfasst.