Mientras el COVID-19 recorre el mundo, con actualmente 287.000 nuevos casos al día (2 millones a la semana) a partir del 1 de octubre de 2020, sigue sin resolverse en gran medida un problema: la escasez de oxígeno. La COVID ataca los pulmones y reduce la capacidad respiratoria; los pacientes con un pronóstico grave o crítico requieren oxígeno suplementario para seguir vivos. Aunque muchos de nosotros somos conscientes de esta necesidad, la magnitud del problema es enorme.
La magnitud del problema del oxígeno
- Según la OMS, con 2 millones de nuevos casos de COVID cada semana, el mundo necesita 1.240.000 metros cúbicos adicionales de gas de oxígeno médico cada día, lo que equivale a 176.000 grandes tanques de cilindros de 1,5 metros de largo, para combatir el virus. Fuente: U. de Minnesota / OMS, 6 de junio
- Un tanque de cilindro trata aproximadamente a un adulto por día; el precio diario de un cilindro «J» de oxígeno oscila entre los 112 dólares en Guinea, (incluyendo el transporte), y los 23 dólares en Kenia. El COVID ha creado aún más precios y mercados negros: en Perú, una botella cuesta ahora 10 veces más que en 2019.
- Los grados de escasez y el volumen real de las necesidades varían enormemente en todo el mundo, siendo China la que más volumen necesita y África la que más escasea. Fuente: McKinsey , 25 de agosto
Un paciente con COVID requiere 10L de oxígeno por minuto en la fase grave, y 30L de oxígeno por minuto en la fase crítica (normalmente en la fase de ventilación invasiva). Extrapolando la estimación de la OMS del 6 de junio, basada en 2 millones de infecciones por semana, la COVID crea una demanda añadida de 1.200 millones de litros de gas de oxígeno médico al día, una carga añadida de más del 60% en el sistema. A principios de junio, cuando ya había escasez en varios países, esta cifra era la mitad de lo que es ahora.
El problema actual de la disponibilidad de oxígeno es múltiple; la generación está en la base del problema (no hay suficientes plantas y concentradores), seguida de la distribución y la eficiencia en el uso médico. La necesidad óptima mundial de O2 médico concentrado se estimó en 10.000 millones de litros al día; el uso real probable era más cercano a 2.000 millones de litros 02, antes de COVID. Fuente: PATH / OSMS Estimate
Documento de investigación de libre acceso de OSMS
En OSMS, hemos estudiado y analizado el problema en múltiples países de todo el mundo. Hemos puesto nuestra investigación en curso a disposición del público (versión actual: 1.0) con el fin de ayudar a las personas y organizaciones a entender la magnitud del problema y dar ideas sobre los enfoques de solución en curso. El documento incluye un análisis de la cuestión, un análisis industrial, calculadoras que ayudan a estimar la escala del problema a nivel nacional y vías de solución en curso.
Coste de la generación de oxígeno por método
La mayoría de los sistemas hospitalarios grandes y eficientes utilizan oxígeno líquido suministrado que puede almacenarse en grandes tanques in situ, pero esto requiere una industria desarrollada. He aquí una comparación de costes de las soluciones existentes:
| Tipo | Philipps M10 | HVO 120 | 180 LOx Delivery | Perú 25m3 PSA |
| Litros por día | 14,400L | 172,800L | 154,980L | 600,000L |
| Precio de compra | 1,500$ | 45,000$ | 175$ por entrega | 300$,000 |
| Coste de producir 100 M Litros de O2 en 200 días |
52.083 | 130.208 | 112$,917 | 250.000$ |
Los concentradores personales ofrecen sorprendentemente el mejor precio por Litro de Oxígeno generado. Ya se utilizan en las urgencias de los hospitales, pero está por ver la eficacia de estas máquinas en un entorno real con muchos pacientes que necesitan oxígeno simultáneamente. La OMS advierte que los concentradores personales tienen problemas de mantenimiento y de rendimiento.
Soluciones en curso
El problema de la generación de oxígeno existe desde al menos marzo de 2020; las soluciones han sido múltiples, pero se sigue experimentando una escasez potencialmente catastrófica, especialmente en los países en desarrollo. Hay 3 vías principales para resolver el problema, y es probable que deban emplearse simultáneamente. Dos de ellas son de escala industrial (es decir, requieren grandes recursos financieros para su implementación), una de ellas es de escala popular y puede ser adoptada por el movimiento maker.
Diverting Existing Liquid (Cryogenic) Oxygen Production
- Pros: Inmediatamente aplicable, mayor escala de producción
- Contras: Requiere infraestructura existente y costosa, requiere la cooperación de la industria
Con tecnología avanzada, es posible generar oxígeno líquido a -183°C, lo que permite un transporte mucho más rápido pero aumenta bruscamente las necesidades de mantenimiento y los requisitos de ingenieros altamente capacitados, así como la infraestructura de refrigeración. Las plantas de oxígeno líquido suponen una gran inversión financiera y requieren una amplia construcción; la instalación de una planta criogénica de tamaño medio puede costar 60 millones de dólares.
Por ello, una solución viable a más corto plazo durante COVID-19 es desviar la capacidad de producción existente al sector médico.
Es importante señalar que la escasez de oxígeno no es sólo un «problema del mundo en desarrollo, según el director general de Novair: «Estamos viendo que el suministro de oxígeno se está convirtiendo en una cuestión de preocupación general. En los países desarrollados, a pesar de las grandes capacidades existentes, el sistema de suministro de oxígeno líquido y de botellas ha alcanzado sus límites. Nos informan de que en algunos lugares falta oxígeno médico, y se nos pide que suministremos generadores de oxígeno a los hospitales para apoyar la fuente de oxígeno existente».
Aunque este LOx está destinado a fines industriales, su alto nivel de pureza hace que pueda utilizarse en un contexto médico; muchas plantas industriales de LOx de todo el mundo se han comprometido a reservar entre el 10 y el 30% de la producción para fines de lucha contra el COVID.
En términos de ayuda internacional a gran escala, un método podría consistir en comprar LOx a granel y enviarlo a los países necesitados, algo que ya está ocurriendo en cierta medida.
Compra e instalación de plantas PSA
- Pros: Puede desplegarse en semanas, funciona a escala
- Contras: Inversión costosa en nuevos equipos, requiere ambiciones de infraestructura post-COVID, sólo es viable para las ciudades
La absorción por oscilación de presión es el proceso más flexible para producir oxígeno de calidad médica. Estas plantas pueden comprarse e instalarse en pocas semanas y suponen una inversión continua en infraestructura de oxígeno. Numerosos gobiernos de todo el mundo han invertido entre 5 y 20 millones de dólares para ampliar su capacidad de producción de oxígeno de esta manera, con la idea de que, incluso una vez que se haya solucionado el COVID, estas máquinas ayudarán a combatir la neumonía y otras enfermedades respiratorias que estaban infradotadas de oxígeno antes de que comenzara la pandemia.
Una planta de PSA de mediana escala produce entre 2-190m3 de oxígeno por hora (es decir, 48-4.500m3/día) y pesa alrededor de 1,5-20 toneladas cada una. Por ejemplo, una planta PSA peruana comprada para combatir la escasez de COVID producía 25m3/hora, y costó aproximadamente 300.000 dólares para su compra e instalación. Las máquinas HVO (High Volume Oxygen) más pequeñas cuestan 45.000 dólares por unidad, 450 dólares al mes en energía y mantenimiento, y pueden producir 120 litros por minuto. El tiempo de instalación de un PSA montado sobre patines es ahora de cerca de 2 semanas en el mundo desarrollado.
Compra o producción local de concentradores personales de oxígeno
- Pros: Forma más asequible de generar oxígeno, funciona en entornos rurales, puede construirse localmente en cuestión de días, soluciones de código abierto existentes, solución provisional viable
- Contras: eficiencia desconocida a escala, posibles problemas de presión y mantenimiento en el despliegue
Los concentradores personales de oxígeno son unidades semimóviles que pueden generar hasta 15 litros por minuto; suficiente para un paciente grave, pero se necesitarían al menos dos unidades paralelas para abastecer a un paciente crítico que requiera una media de 30 litros por minuto.
A pesar de ser la solución a menor escala, los concentradores personales ofrecen sorprendentemente el mejor precio por litro de oxígeno generado a corto plazo, según nuestro análisis anterior. Ya se utilizan en las urgencias de los hospitales, pero queda por ver la eficacia de estas máquinas en un entorno real con muchos pacientes que necesitan oxígeno simultáneamente. La OMS advierte que los concentradores personales tienen problemas de mantenimiento y rendimiento. Aunque hay unidades disponibles en el mercado por unos 1.500 dólares para una máquina de 10 litros por minuto, hay varios proyectos de código abierto en marcha.
La solución de bajo coste más prometedora actualmente es OxiKit, un concentrador de oxígeno de código abierto DIY que puede generar 15L/minuto. Múltiples grupos, incluido COSMIC Medical en Canadá, están realizando pruebas y diseños relacionados.
Lo que los fabricantes pueden hacer
El futuro es incierto. Lo que sí sabemos es que el problema probablemente persistirá hasta bien entrado el año 2021 si la pandemia sigue su curso actual. Los fabricantes pueden participar de las siguientes maneras para ayudar a crear un parche para el problema hasta que los gobiernos y las ONG hayan abordado el problema a escala industrial.