Sostenibilità nelle camere bianche

Efficienza energetica nel sala bianca è uno dei tre temi principali alla fiera internazionale Cleanzone. (Fonte: Messe Frankfurt Exhibition/Sandra Gätke)

Nel settore dei ambienti sterili farmaceutici, biotecnologici e delle scienze della vita, la conformità alle normative pertinenti è la priorità assoluta. Tuttavia, spesso esistono potenzialità di risparmio energetico e di riduzione delle emissioni di anidride carbonica, che in condizioni di crisi attuali potrebbero addirittura diventare vitali per molte aziende. La fiera internazionale specializzata Cleanzone mostra il 23 e 24 novembre 2022 a Francoforte sul Meno come sia possibile ottenere miglioramenti di efficienza e riduzioni dell'impronta di CO2 mantenendo la conformità alle normative governative e ad altre direttive tecniche.

Conflitto in Ucraina, tensioni in Est e Ovest, embargo economici – tutto ciò contribuisce all'aumento dei costi e alla scarsità di energia. Questo colpisce in particolare molte aziende e gestori di ambienti sterili. Infatti, il ricambio d'aria e il riscaldamento raffreddamento consumano molta energia. Per questo motivo, le richieste rivolte agli specialisti di ambienti sterili sono in aumento: dove si possono trovare opportunità di risparmio?

Il principio del momento: investire in infrastrutture tecniche per ambienti sterili

Questa domanda suscita naturalmente preoccupazioni soprattutto nei settori sensibili di farmaceutica e scienze della vita, poiché qui la sicurezza sul lavoro e la sicurezza dei processi sono al centro dell'attenzione. Tuttavia, negli ultimi anni, in tutta l'industria, non solo l'interesse per il risparmio energetico e la riduzione dell'impronta di CO2 è cresciuto, ma anche la disponibilità a investire. Le misure di ottimizzazione in questo settore oggi non devono più essere ostacolate da dubbi fondamentali o da considerazioni sulla redditività. Al contrario: anche proposte non convenzionali da parte degli specialisti di ambienti sterili sono benvenute. L'industria investe saggiamente in infrastrutture tecniche e non si aspetta più di raggiungere il ROI (Return on Investment) desiderato già in poco più di un anno. Piuttosto, si prevedono spesso periodi fino a tre anni e mezzo.

Ma dove si trovano i maggiori potenziali di risparmio nel settore "scienze della vita e biotecnologie"? Le principali conclusioni possono essere riassunte come segue: il 90% di tutti gli ambienti sterili viene ventilato turbulentamente, e quasi sempre il tasso di ricambio dell'aria è sovradimensionato. Un esempio attuale può chiarire questo punto:

Riduzione del ricambio d'aria in una produzione sterile

In una produzione sterile di un'azienda farmaceutica, per un'area di 7600 metri quadrati, l'aria viene filtrata, riscaldata, raffreddata, umidificata e deumidificata con sistemi di ventilazione turbulenta. In uno dei locali sterili viene inoltre gestito un tunnel di sterilizzazione ad aria calda. Gran parte del controllo avviene tramite più impianti HVAC (riscaldamento, ventilazione, condizionamento dell'aria). Al centro delle considerazioni per la riduzione dei consumi energetici si pone la domanda: è possibile ridurre il volume di aria scambiata ogni ora senza compromettere il funzionamento conforme alle norme?

Per determinare il potenziale di risparmio, gli esperti di ambienti sterili confrontano inizialmente il tasso di ricambio dell'aria attuale con quello richiesto per la produzione sterile, considerando anche le installazioni. Infatti, sebbene l'area di 7600 metri quadrati sia fissa, il volume di aria sterile può essere ridotto, ad esempio, di 1,6 m² tramite un armadio chiuso con dimensioni di 1 m x 80 cm x 2 m. Di conseguenza, anche la quantità di aria in ingresso può essere diminuita. Vengono considerati anche dispositivi di ricircolo con filtri antiparticolato e zone con flussi di dislocamento turbolento a bassa turbolenza (TAV) – in breve, tutte le apparecchiature che immettono aria nel locale sterile. Attenzione: queste apparecchiature non vengono ridotte di propria iniziativa. Tuttavia, la misura in cui contribuiscono al ricambio d'aria viene inclusa nel calcolo complessivo del tasso di ricambio dell'aria sterile. Finora si è individuato solo un potenziale di risparmio. Nel caso concreto, si tratta di una possibile riduzione di circa 104.000 metri cubi di aria in ingresso all'ora nei locali di classe D – quasi un terzo (31%). Per il risparmio sui costi, bisogna sempre considerare che la riduzione del ricambio d'aria comporta anche una diminuzione del flusso di aria esterna. Ciò comporta ulteriori risparmi di energia termica per riscaldare, raffreddare, umidificare o deumidificare. Nell'esempio presentato, si stima che la riduzione del volume di aria in ingresso possa arrivare a 99.800 metri cubi all'ora su tutte le apparecchiature HVAC considerate. L'operatore ha già realizzato inizialmente 13.000 metri cubi all'ora attraverso la modifica di due impianti HVAC. Il risultato è un risparmio energetico del 24% (HVAC n. 1) e del 31% (HVAC n. 2), una riduzione dei costi energetici di 60.000 euro all'anno e una diminuzione delle emissioni di CO2 di 24 tonnellate all'anno. In generale, per gli ambienti sterili esistenti vale il principio: dove si utilizzano sistemi di aria esterna al 100%, spesso è possibile convertirli in sistemi di ricircolo. Naturalmente, bisogna escludere altri rischi come la contaminazione incrociata, eventualmente con metodi diversi rispetto al passato. Ogni modifica alle tecnologie esistenti deve essere valutata in relazione ai parametri GMP critici. È una questione di bilanciamento tra rischi e benefici, e per questo il gestore deve affidarsi a esperti di ambienti sterili.

Oltre alla tecnologia di ventilazione, spesso è anche la gestione dell'umidità a causare un consumo energetico eccessivo. La strategia corretta consiste nel chiedersi, anziché concentrarsi esclusivamente sull'ambiente sterile e le sue specifiche, quali siano le condizioni decisive per la qualità del prodotto (ad esempio, per un principio attivo farmaceutico). Infatti, il prodotto potrebbe tollerare un livello di umidità superiore a quanto suggeriscono le norme e le raccomandazioni originali sugli ambienti sterili. Ciò apre nuove possibilità di riduzione del consumo energetico. In generale, un'altra opzione sempre disponibile per il risparmio energetico è il recupero del calore.

Una pianificazione corretta fin dall'inizio

In questo modo, gli ambienti sterili esistenti possono essere ottimizzati energeticamente e economicamente attraverso una ridimensionamento. La domanda che sorge spontanea è: perché non prestare attenzione alla corretta progettazione fin dall'inizio?

Gli strumenti disponibili si sono recentemente ampliati. Uno di questi si chiama BIM, Building Information Modeling. Permette di integrare digitalmente tutte le discipline già nella fase di progettazione, ad esempio in una piattaforma cloud. Una comunicazione più efficace tra tutti i soggetti coinvolti si traduce in una realizzazione più rapida, in un funzionamento più efficiente dal punto di vista energetico e dei costi fin dall'inizio, e in ulteriori risparmi nella gestione dell'impianto per tutta la durata dell'esercizio. Attraverso un "gemello digitale" dell'impianto sterile, creato in fase di progettazione, è possibile successivamente realizzare modifiche e riutilizzi in modo rapido ed economico. Le raccomandazioni dell'Associazione degli Ingegneri Tedeschi per gli ambienti sterili (VDI 2552) garantiscono uno standard aperto per i progetti BIM – aperto nel metodo, sufficientemente standardizzato per risultati affidabili. Inoltre, secondo il motto "Il miglior ambiente sterile è quello di cui non ho bisogno", bisogna sempre prima valutare se macchinari e apparecchiature più grandi sono effettivamente necessari in un ambiente sterile farmaceutico o biotecnologico. Spesso, infatti, è preferibile trasferire le operazioni critiche in mini-ambienti, piccoli ambienti sterili completamente robotizzati, e raggruppare qui l'apporto di materiali, il trasporto e altre attività.

Un'ottima occasione per informarsi sulle opportunità di un funzionamento dei ambienti sterili più economico e sostenibile è rappresentata dalla fiera Cleanzone, che si terrà il 23 e 24 novembre 2022 a Francoforte sul Meno. Aziende innovative di questo settore presenteranno in conferenze e tavole rotonde concetti all'avanguardia per l'efficienza degli ambienti sterili farmaceutici e biotecnologici – un evento molto attrattivo per i visitatori.