Studio Siemens ridefinisce gli standard per 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 di 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 e 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, denominato 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 regolamentate e misurate tre diverse unità di alimentazione dell'aria in sette configurazioni differenti, sotto condizioni comparabili, e sono state spinte fino ai loro limiti. Da questi test sono emerse conoscenze di dati uniche 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 e efficienza della ventilazione.

Lo studio dimostra che un controllo preciso del flusso volumetrico è fondamentale per aumentare la sicurezza, l'efficienza e il comfort negli ambienti di laboratorio. Un sovraccarico di aria può compromettere le condizioni controllate e portare a costi più elevati e a emissioni di CO₂ più alte. È stato sorprendente scoprire che in alcuni scenari è stata necessaria meno della metà della quantità di aria, raggiungendo così un'efficienza di ventilazione superiore del 45% e migliorando la dispersione di gas pericolosi e calore. Un miglior controllo del flusso volumetrico ha inoltre portato a un tempo di recupero fino al 29% più rapido dopo uno spill simulato, 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. Contemporaneamente, risparmiano energia e riducono le emissioni di CO₂.

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

Grazie agli investimenti in ricerca e sviluppo, alle innovazioni in biotecnologia 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 la domanda di ricerca prevista. I risultati dello studio contribuiscono a rispondere all'urgente bisogno di laboratori più sicuri, più flessibili ed energeticamente efficienti.

Basandosi sulle scoperte del progetto PEARL, Siemens ha ulteriormente sviluppato l'ecosistema Smart Lab (SLE). L'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, chiavi in mano, innovativa e a prova di futuro. Non costruiamo semplicemente laboratori, ma creiamo ambienti intelligenti che accelerano le scoperte scientifiche e promuovono il progresso per molti anni a venire."