Studio Siemens ridefinisce gli standard di sicurezza, efficienza e flessibilità nei laboratori di scienze della vita

Nel quadro del progetto PEARL abbiamo testato tre sistemi di ventilazione leader sotto condizioni identiche e controllate nel nostro laboratorio pilota a Zug. Abbiamo misurato nove fattori di prestazione — dalla velocità di rimozione delle particelle al comfort dell'utente fino all'efficienza della ventilazione — utilizzando carichi termici, sensori intelligenti, test di recupero degli aerosol e visualizzazione laser.

Configurazione del progetto PEARL

– Il primo test comparativo indipendente a livello mondiale sui sistemi di ventilazione da laboratorio in condizioni di carico reale fornisce intuizioni rivoluzionarie
– I risultati possono essere applicati direttamente alla pianificazione, ottimizzazione e gestione dei laboratori in tutto il mondo
– Siemens sviluppa ulteriormente l'ecosistema Smart Lab per rendere i laboratori del futuro più sicuri, adattabili e sostenibili

Siemens ha presentato i risultati di uno studio indipendente approfondito sulla ventilazione dei laboratori nel settore delle Scienze della Vita. Lo studio è stato condotto tra novembre 2024 e febbraio 2025 in collaborazione con H. Lüdi + Co. AG, un fornitore di componenti e soluzioni di sistema per laboratori moderni, e partner di Siemens Xcelerator. La Hochschule Luzern (HSLU) in Svizzera è stata incaricata di eseguire tutte le attività di misurazione come istituto di ricerca e verifica indipendente. Il progetto, chiamato PEARL, è stato il primo al mondo di questo tipo, in cui sono stati confrontati diversi sistemi di ventilazione e distribuzione dell’aria per laboratori in condizioni controllate e reali.

Durante la fase di test sono state regolate e misurate tre diverse installazioni di immissione d’aria in sette configurazioni differenti, sotto condizioni comparabili, e sono state spinte fino ai loro limiti. Da questi dati unici si ottengono conoscenze per ogni sistema, che consentono di confrontare specifiche situazioni considerando vari fattori come sicurezza e controllo delle contaminazioni, comfort dell’utente, flessibilità del sistema, adattabilità ed efficienza della ventilazione.

Lo studio dimostra che una regolazione precisa del flusso volumetrico è fondamentale per aumentare sicurezza, efficienza e comfort negli ambienti di laboratorio. Un’eccessiva fornitura di aria può compromettere le condizioni controllate e portare a costi più elevati e maggiori emissioni di CO₂. È stato rilevato che in alcuni scenari meno della metà dell’aria necessaria veniva effettivamente utilizzata, raggiungendo un’efficienza di ventilazione superiore del 45% e migliorando la dispersione di gas pericolosi e calore. Un migliore controllo del flusso volumetrico ha inoltre portato a tempi di recupero fino al 29% più rapidi dopo simulati versamenti, migliorando direttamente la sicurezza e il comfort degli utenti. Inoltre, il progetto PEARL raccomanda di passare dalla progettazione di ambienti di laboratorio per un singolo scopo specifico alla creazione di ambienti flessibili di nuova generazione, scalabili da zero a 300 watt per metro quadrato. Questi sistemi avanzati sono ottimizzati e controllati, fornendo esattamente la quantità di aria necessaria per mantenere sicurezza e comfort, risparmiando energia e riducendo le emissioni di CO₂.

Durante i test fisici Siemens ha creato un modello digitale dell’intera configurazione del progetto, inclusa la simulazione degli stessi test. "Il confronto tra il nostro modello digitale di PEARL e le misurazioni reali ha mostrato un’accuratezza sorprendente. Grazie a queste conoscenze validate, possiamo ottimizzare direttamente nel gemello digitale le prestazioni, la sicurezza e il comfort dei futuri progetti di laboratori," ha affermato Tim Walsh, Direttore delle Soluzioni Globali per le Scienze della Vita presso Siemens Smart Infrastructure.

Grazie a investimenti in ricerca e sviluppo, innovazioni biotecnologiche e a una crescente pipeline di nuovi farmaci, la domanda di spazi di laboratorio sta aumentando in tutte le regioni chiave. Solo nel Regno Unito si stima che nei prossimi cinque anni saranno necessari un milione di metri quadrati di ulteriori spazi di laboratorio per soddisfare le esigenze di ricerca previste. I risultati dello studio contribuiscono a rispondere alla urgente necessità di laboratori più sicuri, flessibili ed efficienti dal punto di vista energetico.

Basandosi sui risultati del progetto PEARL, Siemens ha ulteriormente sviluppato l’ecosistema Smart Lab (SLE). Il SLE è un kit di infrastrutture modulare che consente di creare ambienti di laboratorio altamente adattabili e scalabili, personalizzabili in base alle esigenze di ricerca — dalla ricerca di base fino ai laboratori di massima sicurezza. Permette di pianificare e configurare in modo fino all’80% più rapido tutti i tipi di ambienti di laboratorio, fino al livello di biosicurezza 2.

“Il progetto PEARL rappresenta una svolta per l’industria dei laboratori,” ha aggiunto Walsh. “Per la prima volta disponiamo di dati reali che non solo confermano i nostri modelli digitali, ma ci permettono anche di perfezionarli e di sviluppare laboratori che siano davvero ottimali in termini di sicurezza, comfort ed efficienza. L’ecosistema Smart Lab si basa su questa base e offre ai nostri clienti una soluzione completa, pronta all’uso, innovativa e a prova di futuro. Non costruiamo semplicemente laboratori, ma creiamo ambienti intelligenti che accelerano le scoperte scientifiche e promuovono il progresso per gli anni a venire.”