Mens COVID-19 omringer verden med i øjeblikket 287.000 nye tilfælde om dagen (2 millioner om ugen) pr. 1. oktober 2020, er der stadig et problem, som stort set ikke er løst: iltmangel. COVID angriber lungerne og reducerer åndedrætskapaciteten; patienter med en alvorlig eller kritisk prognose har brug for supplerende ilt for at holde sig i live. Selv om mange af os er opmærksomme på dette behov, er problemets omfang enormt.
Oxygenproblemets omfang
- Med 2 millioner nye tilfælde af COVID hver uge har verden ifølge WHO brug for yderligere 1 240 000 kubikmeter medicinsk oxygengas hver dag, svarende til 176 000 store 5 fod lange flasketanke, for at bekæmpe virussen. Kilde: WHO U. of Minnesota / WHO, 6. juni
- En flasketank behandler ca. én voksen om dagen; den daglige pris for en “J”-syreflaske varierer fra 112 dollars i Guinea (inklusive transport) til 23 dollars i Kenya. COVID har yderligere skabt prisstigninger og sorte markeder – i Peru koster en beholder nu 10 gange mere end i 2019.
- Der er store forskelle i omfanget af mangel og det faktiske behov rundt om i verden, idet Kina har brug for mest mængde og Afrika har den alvorligste mangel. Kilde: McKinsey , august 25
En COVID-patient har brug for 10L ilt pr. minut i den svære fase og 30L ilt pr. minut i den kritiske fase (normalt i den fase, hvor der er invasiv ventilation). Hvis man ekstrapolerer WHO’s skøn af 6. juni baseret på 2 millioner infektioner om ugen, skaber COVID en ekstra efterspørgsel på 1,2 milliarder liter medicinsk iltgas om dagen, hvilket er en ekstra belastning på 60+% af systemet. I begyndelsen af juni, da der allerede var mangel i flere lande, var dette tal halvt så stort som nu.
Det nuværende problem med tilgængeligheden af ilt er mangfoldigt; produktionen er det grundlæggende problem (ikke nok anlæg og koncentratorer), efterfulgt af distribution og effektivitet i den medicinske brug. Det globale optimale behov for koncentreret medicinsk O2 blev anslået til 10 mia. liter pr. dag; det sandsynlige reelle forbrug var tættere på 2 mia. liter O2 pr. dag før COVID. Kilde: PATH / OSMS Estimate
OSMS’ frit tilgængelige forskningsdokument
Om OSMS har vi undersøgt og analyseret problemet i flere lande over hele kloden. Vi har gjort vores igangværende forskning frit tilgængelig (nuværende version: 1.0) for at hjælpe enkeltpersoner og organisationer med at forstå omfanget af problemet og give indsigt i igangværende løsningstilgange. Dokumentet indeholder problemanalyse, industrianalyse, beregnere, der hjælper med at estimere problemets omfang på nationalt plan, og igangværende løsningsveje.
Kostpris for iltgenerering efter metode
De fleste store, effektive hospitalssystemer bruger leveret flydende ilt, der kan opbevares i store tanke på stedet, men det kræver en udviklet industri. Her er en sammenligning af omkostningerne ved de eksisterende løsninger:
| Type | Philipps M10 | HVO 120 | 180 LOx Levering | Peruvian 25m3 PSA | |
| Liter pr. dag | 14,400L | 172.800L | 154.980L | 154.980L | 600.000L |
| Købspris | 1.500$ | 45.000$ | 175$ pr. leverance | 300$,000 | |
| Omkostninger til at producere 100 M liter O2 på 200 dage |
52,083 | $52,083 | 130,208 | $112,917 | 250.000$ |
Personlige koncentratorer giver overraskende nok den bedste pris pr. liter ilt, der produceres. De anvendes allerede i akutte tilfælde på hospitaler, men det er endnu uvist, hvor effektive disse maskiner vil være i et virkeligt miljø med mange patienter, der har brug for ilt på samme tid. WHO advarer om, at personlige koncentratorer har både vedligeholdelses- og produktionsproblemer.
Løbende løsninger
Problemet med at generere ilt har eksisteret i hvert fald siden marts 2020; løsningerne har været mangfoldige, men der opleves stadig potentielt katastrofal mangel, især i udviklingslandene. Der er 3 primære veje til at løse problemet, og de vil sandsynligvis skulle anvendes samtidig. To af dem er industrielle i industriel skala (hvilket betyder, at de kræver store finansielle ressourcer til gennemførelse), en af dem er græsrodsbaseret i skala og kan vedtages af maker-bevægelsen.
Divertering af eksisterende flydende (kryogen) iltproduktion
- Fordele: Umiddelbart anvendelig, største produktionsskala
- Ulemper: Kræver eksisterende og dyr infrastruktur, kræver samarbejde med industrien
Med avanceret teknologi er det muligt at generere flydende ilt ved -183 °C, hvilket giver mulighed for meget hurtigere transport, men øger kraftigt vedligeholdelsesbehovet og kravene til højtuddannede ingeniører samt køleinfrastrukturen. Anlæg til flydende ilt er en stor økonomisk investering og kræver omfattende byggeri; et mellemstort kryogent anlæg kan koste 60 millioner dollars at etablere.
Så en levedygtig løsning på kortere sigt under COVID-19 er at omlægge den eksisterende produktionskapacitet til den medicinske sektor.
Det er vigtigt at bemærke, at iltmangel ikke kun er et “udviklingslandsproblem”, ifølge Novairs administrerende direktør: “Vi kan se, at iltforsyningen er ved at blive et generelt problem. I de udviklede lande har systemet til levering af flydende ilt og flasker på trods af den store eksisterende kapacitet nået sine grænser. Vi får at vide, at der nogle steder er mangel på medicinsk ilt, og vi bliver anmodet om at levere iltgeneratorer til hospitaler for at støtte den eksisterende iltkilde.”
Selv om denne LOx er beregnet til industrielle formål, gør dens høje renhedsgrad det sandsynligt, at den kan anvendes i medicinsk sammenhæng; mange industrielle LOx-anlæg rundt om i verden har forpligtet sig til at reservere 10-30 % af produktionen til COVID-bekæmpelsesformål.
Med hensyn til international bistand i stor skala kunne en metode være at købe LOx i store mængder og sende det til lande i nød – hvilket allerede sker til en vis grad.
Køb og installation af PSA-anlæg
- Fordele: Kan indsættes inden for få uger, fungerer i stor skala
- Ulemper: Omkostelig investering i nyt udstyr, kræver post-COVID-infrastrukturambitioner, kun muligt for byer
Pressure Swing Absorption er den mest fleksible proces til fremstilling af ilt af medicinsk kvalitet. Disse anlæg kan købes og sættes i drift inden for få uger og betyder en løbende investering i iltinfrastruktur. Flere regeringer rundt om i verden har investeret i størrelsesordenen 5-20 millioner dollars for at udvide deres iltproduktionskapacitet på denne måde med den begrundelse, at selv når COVID er blevet håndteret, vil disse maskiner hjælpe med at bekæmpe lungebetændelse og andre luftvejssygdomme, som var underforsynet med ilt, før pandemien begyndte.
Et PSA-anlæg i mellemskala producerer mellem 2-190m3 ilt i timen (dvs. 48-4.500m3/dag) og vejer ca. 1,5-20 tons stykket. Et peruviansk PSA-anlæg, der blev købt for at bekæmpe COVID-manglen, producerede f.eks. 25m3/time og kostede ca. 300.000 dollars i indkøb og installation. Mindre HVO-maskiner (High Volume Oxygen) koster 45 000 USD pr. enhed, 450 USD/måned i strøm og vedligeholdelse, og kan producere 120 liter pr. minut. Installationstiden for en skid-monteret PSA er nu nede på tæt på 2 uger i den udviklede verden.
Køb eller lokal produktion af personlige iltkoncentratorer
- Fordele: Den mest overkommelige måde at generere ilt på, fungerer i landlige miljøer, kan bygges lokalt inden for få dage, eksisterende open source-løsninger, levedygtig nødløsning
- Ulemper: Ukendt effektivitet i stor skala, mulige tryk- og vedligeholdelsesproblemer i forbindelse med implementering
Personlige iltkoncentratorer er semi-mobile enheder, der kan generere op til 15 liter i minuttet; nok til en alvorlig patient, men der vil være behov for mindst to parallelle enheder for at forsyne en kritisk patient, der i gennemsnit har brug for 30 liter i minuttet.
Selv om de personlige koncentratorer er den løsning i mindste skala, tilbyder de overraskende nok den bedste pris pr. liter ilt, der genereres på kort sigt, som det fremgår af vores analyse ovenfor. De anvendes allerede i akutte tilfælde på hospitaler, men det er endnu uvist, hvor effektive disse maskiner vil være i et virkeligt miljø med mange patienter, der har brug for ilt på samme tid. WHO advarer om, at personlige koncentratorer har problemer med vedligeholdelse og output. Mens enheder er tilgængelige i handelen til ca. 1.500 dollars for en maskine på 10 liter pr. minut, er flere open source-projekter i gang.
Den i øjeblikket mest lovende lavprisløsning er OxiKit, en DIY Open Source Oxygen Concentrator, der potentielt kan generere 15L/minut. Test og relaterede designs er undervejs af flere grupper, herunder COSMIC Medical i Canada.
What Makers Can Do
Fremtiden er usikker. Det, vi ved, er, at problemet sandsynligvis vil fortsætte et godt stykke ind i 2021, hvis pandemien fortsætter med at tage sit nuværende forløb. Producenter kan engagere sig på følgende måder for at hjælpe med at skabe en nødløsning for problemet, indtil regeringer og ngo’er har tacklet problemet i industriel skala.