Amíg a COVID-19 2020. október 1-jétől naponta 287 000 új esettel (heti 2 millióval) kerüli meg a világot, egy folyamatos probléma továbbra is nagyrészt megoldatlan: az oxigénhiány. A COVID megtámadja a tüdőt és csökkenti a légzési kapacitást; a súlyos vagy kritikus prognózisú betegeknek kiegészítő oxigénre van szükségük az életben maradáshoz. Bár sokan tudatában vagyunk ennek a szükségletnek, a probléma nagyságrendje hatalmas.
Az oxigénprobléma nagyságrendje
- A WHO szerint a heti 2 millió új COVID-eset mellett a világnak naponta további 1.240.000 köbméter orvosi oxigéngázra van szüksége, ami 176.000 nagy, 5 láb hosszú palackos palacknak felel meg, a vírus elleni küzdelemhez. Forrás: Az Európai Bizottság közleménye: A vírus elleni védekezés és a vírus elleni védekezés Egy palack tartály naponta körülbelül egy felnőttet lát el; egy “J” oxigénpalack napi ára a guineai 112 dollártól (szállítással együtt) a kenyai 23 dollárig terjed. A COVID tovább növelte az árdrágítást és a feketepiacokat – Peruban egy palack most 10x többe kerül, mint 2019-ben.
- A hiány mértéke és a tényleges szükséglet mennyisége nagymértékben eltér a világon, a legnagyobb mennyiségre Kínának van szüksége, és Afrikában a legsúlyosabb a hiány. Forrás: B:
Egy COVID betegnek a súlyos szakaszban 10 liter oxigénre van szüksége percenként, a kritikus szakaszban (általában az invazív lélegeztetés szakaszában) pedig 30 liter oxigénre percenként. A WHO június 6-i, heti 2 millió fertőzésen alapuló becslését extrapolálva a COVID napi 1,2 milliárd liter orvosi oxigéngáz iránti többletigényt jelent, ami a rendszer több mint 60%-os terhelését jelenti. Június elején, amikor már több országban is hiány lépett fel, ez a szám fele volt a mostaninak.
Az oxigén elérhetőségének jelenlegi problémája többrétű; a probléma alapja a termelés (nincs elég üzem és koncentrátor), ezt követi az elosztás és az orvosi felhasználás hatékonysága. A koncentrált orvosi oxigén globális optimális szükségletét napi 10 milliárd literre becsülték; a valószínű valós felhasználás közelebb volt a 2 milliárd literhez 02, a COVID előtt. Forrás:
OSMS szabadon hozzáférhető kutatási dokumentuma
Az OSMS-nél a világ számos országában felmértük és elemeztük a problémát. Folyamatban lévő kutatásunkat szabadon hozzáférhetővé tettük (jelenlegi verzió: 1.0), hogy segítsünk az egyéneknek és szervezeteknek megérteni a probléma nagyságrendjét, és betekintést nyújtsunk a folyamatban lévő megoldási megközelítésekbe. A dokumentum tartalmaz problémaelemzést, ipari elemzést, számológépeket, amelyek segítenek megbecsülni a probléma nagyságrendjét nemzeti szinten, valamint folyamatban lévő megoldási utakat.
Az oxigéntermelés költségei módszerenként
A legtöbb nagy, hatékony kórházi rendszer szállított folyékony oxigént használ, amelyet nagy tartályokban lehet tárolni a helyszínen, de ehhez fejlett ipar szükséges. Íme a meglévő megoldások költség-összehasonlítása:
| Típus | Philipps M10 | HVO 120 | 180 LOx szállítás | Peruvian 25m3 PSA | |
| Liter naponta | 14,400L | 172,800L | 154,980L | 600,000L | |
| Vásárlási ár | 1,500$ | 45,000$ | 175$ szállításonként | 300$,000 | |
| előállítási költség 100 M liter O2 200 nap alatt |
$52,083 | $130,208 | $112,917 | $250,000 |
A személyi koncentrátorok meglepő módon a legjobb árat kínálják a megtermelt oxigén literenként. Kórházi sürgősségi használatban már vannak, de még nem tudni, hogy ezek a gépek mennyire lesznek hatékonyak valós környezetben, ahol egyszerre sok betegnek van szüksége oxigénre. A WHO figyelmeztet, hogy a személyi koncentrátorok karbantartási és teljesítménybeli problémákkal is küzdenek.
Folyamatban lévő megoldások
Az oxigén előállításának problémája legalább 2020 márciusa óta létezik; a megoldások sokrétűek voltak, de potenciálisan katasztrofális hiányok még mindig tapasztalhatók, különösen a fejlődő országokban. A probléma megoldásának 3 elsődleges útja van, és ezeket valószínűleg egyszerre kell alkalmazni. Ezek közül kettő ipari léptékű (vagyis nagy pénzügyi forrásokat igényel a megvalósítás), az egyik alulról építkezik, és a maker-mozgalom által elfogadható.
A meglévő folyékony (kriogén) oxigéntermelés leválasztása
- Előnyök: Azonnal alkalmazható, legnagyobb léptékű termelés
- Hátrányok: Meglévő és drága infrastruktúrát igényel, ipari együttműködést igényel
A fejlett technológiával -183°C-on is lehet folyékony oxigént előállítani, ami sokkal gyorsabb szállítást tesz lehetővé, de meredeken növeli a karbantartási igényeket és a magasan képzett mérnökök, valamint a hűtési infrastruktúra követelményeit. A folyékony oxigén üzemek nagy pénzügyi beruházást jelentenek, és kiterjedt építkezést igényelnek; egy közepes méretű kriogén üzem felállítása 60 millió dollárba kerülhet.
A COVID-19 során tehát rövid távon megvalósítható megoldás a meglévő termelési kapacitás átirányítása az orvosi ágazatba.
A Novair vezérigazgatója szerint fontos megjegyezni, hogy az oxigénhiány nem csak a “fejlődő világ problémája”: “Azt látjuk, hogy az oxigénellátás általános aggodalomra ad okot. A fejlett országokban a meglévő nagy kapacitások ellenére a folyékony oxigén és a palackok szállítására szolgáló rendszer elérte a határait. Úgy értesültünk, hogy egyes helyeken hiány van az orvosi oxigénből, és arra kérnek bennünket, hogy oxigéngenerátorokat szállítsunk a kórházaknak a meglévő oxigénforrás támogatására.”
Míg ezt a LOx-ot ipari célokra szánják, magas tisztasági szintje miatt valószínűleg orvosi környezetben is felhasználható; világszerte számos ipari LOx üzem vállalta, hogy a termelés 10-30%-át a COVID elleni küzdelem céljaira tartalékolja.
A nagyszabású nemzetközi segítségnyújtás szempontjából az egyik módszer lehet a LOx nagy tételben történő felvásárlása és szállítása a rászoruló országokba – ami bizonyos mértékig már meg is történik.
PSA-üzemek beszerzése és telepítése
- Előnyök: Hátrányok: Költséges beruházás új berendezésekbe, a COVID utáni infrastrukturális ambíciókat igényel, csak városokban megvalósítható
A nyomásingadozásos abszorpció a legrugalmasabb eljárás az orvosi minőségű oxigén előállítására. Ezek az üzemek néhány héten belül megvásárolhatók és üzembe helyezhetők, és folyamatos beruházást jelentenek az oxigéninfrastruktúrába. A világ több kormánya 5-20 millió dollár értékben fektetett be, hogy ilyen módon bővítse oxigéntermelő képességét, azzal az indoklással, hogy a COVID leküzdése után is ezek a gépek segítenek a tüdőgyulladás és más légzőszervi betegségek elleni küzdelemben, amelyek a világjárvány kezdete előtt oxigénhiányosak voltak.
Egy közepes méretű PSA-üzem óránként 2-190 m3 oxigént termel (azaz 48-4.500 m3/nap), és egyenként körülbelül 1,5-20 tonna súlyú. Például egy perui PSA-üzem, amelyet a COVID-hiány leküzdésére vásároltak, 25 m3/óránként termelt, és kb. 300 000 dollárba került a beszerzése és telepítése. A kisebb HVO (High Volume Oxygen) gépek 45 000 dollárba kerülnek egységenként, 450 dollár/hó áram- és karbantartási költséggel, és 120 liter/percet tudnak termelni. A csúszdára szerelt PSA telepítési átfutási ideje ma már közel 2 hétre csökkent a fejlett világban.
A személyi oxigénkoncentrátorok beszerzése vagy helyi gyártása
- Előnyök: A legmegfizethetőbb módja az oxigén előállításának, vidéki környezetben is működik, helyben napokon belül megépíthető, létező nyílt forráskódú megoldások, életképes átmeneti megoldás
- Hátrányok: Ismeretlen hatékonyság méretarányban, lehetséges nyomás- és karbantartási problémák a telepítés során
A személyi oxigénkoncentrátorok félig mobil egységek, amelyek percenként legfeljebb 15 liter oxigént képesek előállítani; ez elegendő egy súlyos beteg számára, de legalább két párhuzamos egységre lenne szükség egy olyan kritikus állapotú beteg ellátásához, akinek átlagosan 30 literre van szüksége percenként.
Annak ellenére, hogy a legkisebb léptékű megoldás, a személyi koncentrátorok meglepő módon rövid távon a legjobb árat kínálják egy liter előállított oxigénre vetítve, a fenti elemzésünk szerint. Kórházi sürgősségi használatban már vannak, de még nem tudni, hogy ezek a gépek mennyire lesznek hatékonyak egy valós környezetben, ahol egyszerre sok betegnek van szüksége oxigénre. A WHO figyelmeztet, hogy a személyi koncentrátorok karbantartási és kimeneti problémákkal küzdenek. Míg a kereskedelmi forgalomban kb. 1500 dollárért kaphatóak egységek egy 10 liter/perces gépért, több nyílt forráskódú projekt is folyamatban van.
A jelenleg legígéretesebb olcsó megoldás az OxiKit, egy DIY nyílt forráskódú oxigénkoncentrátor, amely potenciálisan 15 liter/perces teljesítményre képes. Több csoport, köztük a kanadai COSMIC Medical által végzett tesztelés és kapcsolódó tervek vannak folyamatban.
Mit tehetnek a döntéshozók
A jövő bizonytalan. Amit tudunk, az az, hogy a probléma valószínűleg jóval 2021-ig fennmarad, ha a világjárvány továbbra is a jelenlegi irányt követi. A döntéshozók a következő módokon vehetnek részt a probléma áthidalásában, amíg a kormányok és a nem kormányzati szervezetek ipari léptékben nem kezelik a problémát.