În timp ce COVID-19 ocolește lumea cu, în prezent, 287.000 de cazuri noi pe zi (2 milioane pe săptămână) începând cu 1 octombrie 2020, o problemă continuă rămâne în mare parte nerezolvată: lipsa de oxigen. COVID atacă plămânii și reduce capacitatea de respirație; pacienții cu un prognostic sever sau critic au nevoie de oxigen suplimentar pentru a rămâne în viață. În timp ce mulți dintre noi sunt conștienți de această nevoie, amploarea problemei este masivă.
Amploarea problemei oxigenului
- Potrivit OMS, cu 2 milioane de cazuri noi de COVID în fiecare săptămână, lumea are nevoie de 1.240.000 de metri cubi suplimentari de oxigen medical gazos în fiecare zi, echivalentul a 176.000 de butelii mari de 1,5 metri lungime, pentru a lupta împotriva virusului. Sursa: U. of Minnesota / OMS, 6 iunie
- Un rezervor de butelii tratează aproximativ un adult pe zi; prețul zilnic al unei butelii „J” de oxigen variază de la 112 dolari în Guineea, (inclusiv transportul), la 23 de dolari în Kenya. COVID a creat și mai mult prețuri exorbitante și piețe negre – în Peru, o butelie costă acum de 10 ori mai mult decât în 2019.
- Gradul de penurie și volumul real al necesarului variază masiv în întreaga lume, China având nevoie de cel mai mare volum, iar Africa având cea mai gravă penurie. Sursa: McKinsey , 25 august
Un pacient cu COVID are nevoie de 10L de oxigen pe minut în stadiul sever și de 30L de oxigen pe minut în stadiul critic (de obicei în stadiul de ventilație invazivă). Extrapolând estimarea OMS din 6 iunie, bazată pe 2 milioane de infecții pe săptămână, COVID creează o cerere suplimentară de 1,2 miliarde de litri de oxigen medical gazos pe zi, ceea ce reprezintă o sarcină suplimentară de peste 60 % pentru sistem. La începutul lunii iunie, când au avut loc deja penurii în mai multe țări, această cifră era la jumătate din ceea ce este acum.
Problema actuală a disponibilității oxigenului este multiplă; generarea se află la baza problemei (nu sunt suficiente instalații și concentratoare), urmată de distribuție și de eficiența utilizării medicale. Nevoia optimă globală de O2 medical concentrat a fost estimată la 10 miliarde de litri pe zi; utilizarea reală probabilă a fost mai aproape de 2 miliarde de litri 02, pre-COVID. Sursa: Estimare PATH / OSMS
Document de cercetare al OSMS liber accesibil
La OSMS, am studiat și analizat problema în mai multe țări de pe glob. Am pus la dispoziție gratuit cercetarea noastră în curs de desfășurare (versiunea actuală: 1.0) pentru a ajuta persoanele și organizațiile să înțeleagă amploarea problemei și pentru a oferi perspective asupra abordărilor de soluționare în curs. Documentul include o analiză a problemei, o analiză industrială, calculatoare care ajută la estimarea dimensiunii problemei la nivel național și căi de soluționare în curs de desfășurare.
Costul generării de oxigen în funcție de metodă
Majoritatea sistemelor spitalicești mari și eficiente utilizează oxigen lichid livrat, care poate fi stocat în rezervoare mari la fața locului, dar acest lucru necesită o industrie dezvoltată. Iată o comparație a costurilor soluțiilor existente:
| Tip | Philipps M10 | HVO 120 | 180 LOx Delivery | Peruvian 25m3 PSA | |
| Litri pe zi | 14,400L | 172.800L | 154.980L | 600.000L | |
| Preț de cumpărare | 1.500$ | 45.000$ | 175$ pe livrare | 300$,000 | |
| Costul de a produce 100 M de litri de O2 în 200 de zile |
52,083$ | 130,208$ | 112$,917 | 250.000 $ |
Concentratoarele personale oferă, în mod surprinzător, cel mai bun preț pe litru de oxigen generat. Ele sunt deja folosite în urgențele spitalicești, dar rămâne de văzut cât de eficiente vor fi aceste aparate într-un mediu real, cu mulți pacienți care au nevoie de oxigen simultan. OMS avertizează că concentratoarele personale au atât probleme de întreținere, cât și de randament.
Soluții în curs
Problema generării de oxigen există cel puțin din martie 2020; soluțiile au fost multiple, dar încă se înregistrează penurii potențial catastrofale, în special în țările în curs de dezvoltare. Există 3 căi principale de rezolvare a problemei, iar acestea vor trebui probabil să fie folosite simultan. Două dintre ele sunt la scară industrială (ceea ce înseamnă că necesită resurse financiare mari pentru implementare), iar una dintre ele este la scară de bază și poate fi adoptată de mișcarea maker.
Divizarea producției existente de oxigen lichid (criogenic)
- Pro: Aplicabilitate imediată, cea mai mare scară de producție
- Contra: Necesită infrastructura existentă și costisitoare, necesită cooperarea industriei
Cu o tehnologie avansată, este posibil să se genereze oxigen lichid la -183°C, ceea ce permite un transport mult mai rapid, dar crește brusc nevoile de întreținere și cerințele pentru ingineri cu înaltă calificare, precum și infrastructura de răcire. Instalațiile de oxigen lichid reprezintă o investiție financiară mare și necesită o construcție extinsă; înființarea unei instalații criogenice de dimensiuni medii poate costa 60 de milioane de dolari.
De aceea, o soluție viabilă pe termen mai scurt în timpul COVID-19 este de a redirecționa capacitatea de producție existentă către sectorul medical.
Este important de remarcat faptul că deficitul de oxigen nu este doar o „problemă a țărilor în curs de dezvoltare, potrivit directorului general al Novair: „Observăm că aprovizionarea cu oxigen devine o problemă de interes general. În țările dezvoltate, în ciuda marilor capacități existente, sistemul de livrare a oxigenului lichid și a buteliilor și-a atins limitele. Suntem informați că în unele locuri există o lipsă de oxigen medical și ni se cere să furnizăm generatoare de oxigen spitalelor pentru a sprijini sursa de oxigen existentă.”
În timp ce acest LOx este destinat unor scopuri industriale, nivelul său ridicat de puritate îl face probabil utilizabil în context medical; multe uzine industriale de LOx din întreaga lume s-au angajat să rezerve 10-30% din producție pentru scopuri de combatere a COVID. În ceea ce privește ajutorul internațional pe scară largă, o metodă ar putea fi aceea de a cumpăra LOx în vrac și de a-l expedia în țările care au nevoie de el – ceea ce se întâmplă deja într-o oarecare măsură.
Achiziționarea și instalarea de instalații PSA
- Pro: Poate fi implementat în câteva săptămâni, funcționează la scară
- Contra: Investiții costisitoare în echipamente noi, necesită ambiții de infrastructură post-COVID, fezabil doar pentru orașe
Absorbția prin oscilație de presiune este cel mai flexibil proces de producere a oxigenului de calitate medicală. Aceste instalații pot fi achiziționate și implementate în câteva săptămâni și semnifică o investiție continuă în infrastructura de oxigen. Mai multe guverne din întreaga lume au investit între 5 și 20 de milioane de dolari pentru a-și extinde capacitatea de producere a oxigenului în acest mod, cu raționamentul că, chiar și după ce COVID va fi rezolvat, aceste mașini vor ajuta la combaterea pneumoniei și a altor boli respiratorii care erau insuficient aprovizionate cu oxigen înainte de începerea pandemiei.
O instalație PSA la scară medie produce între 2-190m3 de oxigen pe oră (adică 48-4.500m3/zi) și cântăresc aproximativ 1,5-20 de tone fiecare. De exemplu, o instalație PSA peruană achiziționată pentru a combate penuria de COVID a produs 25m3/oră și a costat aproximativ 300.000 de dolari pentru achiziție și instalare. Aparatele HVO (High Volume Oxygen) mai mici costă 45.000 de dolari pe unitate, 450 de dolari/lună pentru energie și întreținere și pot produce 120 de litri pe minut. Timpul de instalare pentru un PSA montat pe șasiu a scăzut acum la aproape 2 săptămâni în țările dezvoltate.
Achiziționarea sau producția locală de concentratoare personale de oxigen
- Pro: Cel mai accesibil mod de a genera oxigen, funcționează în mediile rurale, poate fi construit la nivel local în câteva zile, soluții open source existente, soluție provizorie viabilă
- Contra: Eficiență necunoscută la scară largă, posibile probleme de presiune și de întreținere în timpul implementării
Concentratoarele personale de oxigen sunt unități semi-mobile care pot genera până la 15 litri pe minut; suficient pentru un pacient grav, dar ar fi necesare cel puțin două unități paralele pentru a aproviziona un pacient critic care are nevoie de o medie de 30 de litri pe minut.
În ciuda faptului că sunt cea mai mică soluție la scară, concentratoarele personale oferă în mod surprinzător cel mai bun preț pe litru de oxigen generat pe termen scurt, conform analizei noastre de mai sus. Ele sunt deja folosite în urgențele spitalicești, dar rămâne de văzut cât de eficiente vor fi aceste aparate într-un mediu real, cu mulți pacienți care au nevoie de oxigen simultan. OMS avertizează că concentratoarele personale au probleme de întreținere și de randament. În timp ce unitățile sunt disponibile în comerț la un preț de aproximativ 1.500 de dolari pentru un aparat de 10 litri pe minut, mai multe proiecte open source sunt în curs de desfășurare.
Soluția low cost cea mai promițătoare în prezent este OxiKit, un concentrator de oxigen DIY Open Source care poate genera potențial 15L/minut. Teste și proiecte conexe sunt în curs de desfășurare de către mai multe grupuri, inclusiv COSMIC Medical din Canada.
Ce pot face producătorii
Viitorul este incert. Ceea ce știm este că problema va persista probabil până în 2021, dacă pandemia continuă să își urmeze cursul actual. Producătorii se pot implica în următoarele moduri pentru a contribui la crearea unui stopgap pentru această problemă până când guvernele și ONG-urile vor aborda problema la scară industrială.
.