Stirling Ultracold lançou recentemente um novo Material de Mudança de Fase (PCM) a -70 °C, denominado Stirling Ultraguard Na cadeia de frio, PCM é um termo comum, mas pode não ser tão familiar para a comunidade das biotecnologias ou das ciências da vida. No entanto, só porque o termo PCM não é comum, isso não significa que nunca o tenha encontrado. Os materiais de mudança de fase básicos utilizados na ciência são o gelo e o gelo seco. Esta publicação no blogue irá explicar os conceitos básicos sobre o que é um PCM e como pode ser utilizado, incluindo os casos de utilização testados para Stirling Ultraguard.

O que é o PCM?

Um PCM é qualquer material que sofre uma transição de fase, expelindo calor (energia) quando é arrefecido abaixo de uma determinada temperatura. Este fenómeno é designado por calor latente de fusão. A água é o PCM mais comum utilizado na vida quotidiana. Abaixo dos 0°C, a água cristaliza-se em gelo. O calor latente de fusão durante esta transição é de 334 kilo-Joules de energia por 1 quilograma de gelo, ou mais comummente escrito 334 kJ/kg (144 BTU/lb.).1.

O gelo seco é outro PCM comum utilizado no sector das ciências da vida para armazenamento e manutenção de temperaturas ultra baixas (<-40°C) durante o transporte de amostras. O gelo seco é produzido liquefazendo o dióxido de carbono e injectando-o num tanque de retenção, onde é congelado a uma temperatura de -109° F e comprimido em gelo sólido. Dependendo se é criado numa peletizadora ou numa prensa de blocos, o gelo seco pode então ser transformado em pellets ou blocos grandes.2 Não é tóxico, mas é inflamável, e sublima diretamente de um sólido para um gás com um calor latente de fusão de 197,71 kJ/kg (85 BTU/lb.).

Stirling Ultraguard está muito próximo do gelo seco, mas não requer um fornecimento regular de dióxido de carbono líquido para a sua produção. O Ultraguard é um PCM não tóxico, à base de sal que, se for arrefecido abaixo dos -86°C, transitará de um estado líquido para um estado sólido com um calor latente de fusão de 190 kJ/kg (81,7 BTU/lb.).

Por que é que isto é importante? Nos últimos anos, várias regiões geográficas têm enfrentado uma escassez de dióxido de carbono, o que, por sua vez, implica problemas no abastecimento de gelo seco.³ Esta situação tornou-se extremamente crítica quando a Pfizer, a Moderna e empresas de logística terceirizadas tentavam distribuir vacinas de ARNm contra a COVID-19 por todo o mundo a temperaturas ultrabaixas.

Como é utilizado o PCM?

Existem múltiplas utilizações para o PCM, uma vez que existem múltiplos tipos, com uma gama de temperaturas de armazenamento. No caso do gelo, é ótimo para arrefecer a água potável num dia quente ou para segurar um músculo dorido para combater a inflamação. O gelo também funciona muito bem numa geleira para manter as bebidas frias na praia.

O gelo seco é frequentemente utilizado quando é necessário manter uma amostra a baixa temperatura durante um período de tempo limitado. Quer seja num dispositivo de transporte ou numa estação de trabalho, o gelo seco é utilizado para manter os materiais biológicos a temperaturas extremamente baixas enquanto são estudados.

Apresentando o Ultraguard PCM para armazenamento em congeladores ultrabaixos

Tal como o gelo numa geleira de praia, o Ultraguard no interior de um congelador de temperatura ultrabaixa (ULT) pode ajudar a «manter o frio» em caso de falha repentina de energia ou durante o transporte do congelador em percursos de curta distância, em que a energia elétrica pode não estar disponível. Na verdade, esta solução de PCM foi concebida para ser utilizada com o congelador Stirling Ultracold ULT25NEU, o único aparelho ULT portátil do setor. Um ULT25NEU vazio pode ser utilizado para condicionar (carregar) e, por fim, armazenar o PCM carregado, juntamente com o conteúdo essencial do congelador. Quando utilizados em conjunto, o Ultraguard condicionado manterá o congelador ULT25NEU a uma temperatura inferior a -60 °C durante mais de 8 horas.

Em regiões remotas, onde a energia elétrica nem sempre é estável ou de boa qualidade e o gelo seco muitas vezes não está disponível, o Ultraguard e o ULT25NEU podem ser utilizados em conjunto para proteger termicamente materiais biológicos críticos contra quedas de tensão e cortes parciais de energia. O congelador ULT25NEU provou a sua eficácia na proteção a temperaturas ultrabaixas em bancada de laboratório, mas, com o Ultraguard condicionado no seu interior, já não necessita de uma tomada elétrica. Além disso, num ambiente de laboratório ou de biobanco, o Ultraguard pode ser um excelente plano de contingência ou acessório para congeladores verticais de temperatura ultrabaixa (ULT), a fim de proteger ainda mais o conteúdo crítico durante uma falha de energia, um desastre natural ou mesmo atuar como isolamento adicional contra um ambiente de operação extremamente quente.

Temperaturas ultrabaixas abaixo de -60°C são difíceis de alcançar e manter. O Ultraguard, depois de ser condicionado num congelador ULT, pode agora ajudar a tornar estas temperaturas um pouco mais fáceis de alcançar. À medida que a BioLife Solutions explora novos casos de utilização para o Ultraguard, não deixaremos de o manter informado.

Referências