Autor: redakční tým Doba čtení: 7 minut
◤ TITULNÍ PŘÍBĚH
Suchý led chrání mRNA vakcíny
Při teplotě -70 °C zůstává mRNA vakcína proti Covid-19 dlouhodobě stabilní. Udržování této teploty během přepravy vakcíny je skutečnou výzvou, kterou lze v praxi nejlépe řešit pomocí kryogenních plynů.
V boji proti koronaviru se mRNA vakcíny staly klíčovou zbraní. Tento zcela nový typ vakcíny využívá genetickou informaci v podobě kyseliny ribonukleové k vyvolání specifické imunitní odpovědi v lidském těle. Na rozdíl od robustnějších běžných vakcín jsou však molekulární řetězce mRNA poměrně citlivé. Za normálních podmínek se velmi rychle rozkládají. Pro udržení jejich stability je nutná teplota -70°C.PACING
Rutinní kryogenní operace
Zmrazování při takto nízkých teplotách ve farmaceutických a biotechnologických závodech nepředstavuje problém. Kde je jí třeba, je požadovaná infrastruktura již dlouho dostupná a technologové práci se souvisejícím zařízením dokonale ovládají. Existují speciální kryogenní systémy pro dosažení extrémně nízkých teplot. V některých biotechnologických oblastech je součástí každodenního provozu i využívání kapalného dusíku o teplotě -196°C. Většina vzorků tkání, vajíček a embryí se skladuje v kryobankách v lázni s tekutým dusíkem.
Kapalný dusík se také používá ke zmrazení mRNA vakcín před skladováním nebo přepravou. Tento proces by měl probíhat co nejrychleji, aby se zabránilo tvoření velkých ledových krystalů, které by mohly poškodit molekulární strukturu. Urychlením procedury chrání kryogenní plyn vakcínu.
❝
Před vypuknutím pandemie měla logistika chladicího řetězce v oblasti farmaceutického a biotechnologického průmyslu omezený význam.
Jean-Claude Claeys, aplikační specialista (Messer)
Do konce roku 2020 však nebylo zavedeno téměř nic, co by podpořilo srovnatelné kryogenní manipulační postupy v odvětví dopravy. „Konvenční chladírenské vozy s kompresorem poháněnou chladicí jednotkou dosahují přinejlepším -20 °C. Pro nižší teploty by byla potřebná technologie a energie příliš nákladná,“ vysvětluje Jean-Claude Claeys, odborník na aplikace ze společnosti Messer. „Před vypuknutím pandemie měla navíc logistika chladicího řetězce v oblasti farmaceutického a biotechnologického průmyslu omezený význam. Nyní se vše změnilo.“ Původní Claeysovou specializací je potravinářský průmysl, nyní se však intenzivně zabývá také problematikou chlazení vakcín.
Fabian Weber, marketingový manažer dceřiné společnosti Messer ASCO Carbon Dioxide, Claeysovu domněnku potvrzuje: „Od schválení první mRNA vakcíny jsme zažívali obrovský nárůst poptávky po suchém ledu a souvisejícím vybavení. Mnoho logistických společností začalo zajišťovat potřebnou infrastrukturu na konci minulého roku. Suchý led je totiž v praxi nejúčinnějším prostředkem k udržování odpovídající teploty při přepravě těchto produktů.“
Přepravní boxy namísto dieselových generátorů
U většiny izotermických boxů na suchý led, které se používají v logistice v oblasti potravinářství, se suchým ledem plní pouze víko. I tímto způsobem je možné udržovat teplotu -20°C až po dobu 18 hodin. Ne všechny vakcíny vyžadují takto nízké teploty a u některých je dostačující pouze chlazení v chladničce. A dokonce i mRNA vakcíny si uchovávají svou účinnost při teplotě -20°C po několik dní. Nicméně i tam, kde postačí -20 °C a nebo dokonce běžná chladírenská teplota, suchý led poskytuje při přepravě významné výhody. Přenosné izotermické boxy, jako jsou například boxy MINICRYO od naší partnerské společnosti Olivo, lze snadno pořídit.
Obecně je dostupné neomezené množství chladiva v podobě suchého ledu a je velmi snadné zajistit udržování kontinuity chladicího řetězce. Když je veškerá energie pro chlazení využita, plynný CO₂ je uvolněn do atmosféry, aniž by zůstávala jakákoliv rezidua (viz infobox). Běžné chlazení pomocí kompresorových jednotek způsobuje hluk, spotřebovává naftu a vede k uvolňování oxidů dusíku, těkavých organických sloučenin a jemného prachu. Naše řešení v podobě suchého ledu však poskytuje udržitelný a tichý způsob chlazení, které navíc nevyžaduje během přepravy žádnou další energii.
Chlad díky dekompresi
Suchý led je běžné označení pro pevné skupenství oxidu uhličitého (CO₂). Tvoří se „uvolněním“ vysokotlakého kapalného CO₂. Při úniku z tlakové nádoby stlačený plyn okamžitě tuhne a mění se na sníh připomínající hmotu s teplotou nižší než -78,5°C. Tato teplota odpovídá bodu sublimace CO₂, při němž se suchý led za standardního atmosférického tlaku přeměňuje přímo na plyn. Kryogenní CO₂ ve formě sněhu může být lisován do pelet nebo bloků. Společnost ASCO jej v této podobě dodává zákazníkům v izolovaných kontejnerech, v nichž může suchý led zůstat čtyři až pět dnů, než vysublimuje.
Z kontejnerů je suchý led přemisťován do boxů, určených pro přepravu vakcín. Jean-Claude Claeys popisuje dobře strukturovaný proces u jednoho z hlavních výrobců mRNA vakcíny: „Každý přepravní box obsahuje téměř tisíc lahviček vakcíny naskládaných do pěti vrstev. Dno i víko boxu jsou naplněny jedním kilogramem suchého ledu a v bocích se nachází 10,5 kg. Celkem každý přepravní box obsahuje 23 kg pelet suchého ledu. Tato opatření zaručují, že teplota zůstane nižší než -70 °C.“ V každém chladicím boxu je teplotní záznamník (sledovací zařízení) monitorující teplotní profil zásilky.
Dvojitý boom suchého ledu
Shodou okolností zintenzivnila pandemie koronaviru využívání suchého ledu již před zahájením očkovací kampaně. Logistika poslední míle, domácí doručování a přímé B2C dodávky potravinářských výrobků (čerstvých a zmrazených) zažily obrovský boom. Chlazení pomocí CO₂ poskytuje mnoho praktických řešení i v těchto oblastech.
„Když se pak objevily vakcíny, museli jsme přeřadit na ještě vyšší rychlost,“ říká Fabian Weber. „Abychom uspokojili poptávku, pracovali jsme nepřetržitě včetně víkendů. Pak se objevilo úzké místo u našich zákazníků, kteří museli plnit suchý led do malých přepravních kontejnerů. O čím větší množství jde, tím obtížnější je zpracovat vše ručně.“
Proto společnost ASCO vyvinula automatický systém pro plnění a dávkování pelet suchého ledu. Mnoho zákazníků se dále rozhodlo vyrábět vlastní suchý led pomocí techniky od ASCO. Chladivo se vyrábí přeměnou CO₂ z tlakových lahví pouze v okamžiku, kdy je potřeba – díky čemuž vydrží déle. „Stroje si můžete koupit nebo pronajmout. Naše peletizéry iSeries umožňují volitelnou vzdálenou údržbu a monitorování, kde se postaráme o vše až po doplnění CO₂,“ vysvětluje Fabian Weber. „S naším modelem placení za použití máte plnou kontrolu nad technologií, ale platíte pouze za to, co používáte.“
◤
Bilance CO₂ suchého ledu
Suchý led je oxid uhličitý v pevném skupenství. Když se zahřeje, sublimuje do své plynné formy. Když je využita veškerá chladicí energie, oxid uhličitý se uvolní do okolí, aniž by zůstávala jakákoliv rezidua. Přitom však nepředstavuje žádnou další zátěž pro atmosféru, jelikož v rámci chladicího řetězce plyn absolvuje pouze závěrečné „vítězné kolo“ svého životního cyklu.
Prakticky veškerý průmyslový oxid uhličitý se vyrábí z odpadních plynů vznikajících průmyslovými procesy, jako je výroba hnojiv. Kdyby nebyl regenerován tímto způsobem, uvolnil by se přímo do atmosféry. Místo toho je odkloněn, vyčištěn a naplněn do nádrží nebo tlakových nádob. Zpracování, plnění a přeprava plynu vyžaduje přibližně stejné množství energie, jako odpovídající postupy u jiných technických plynů.
Vysoce účinné chlazení suchým ledem umožňuje na jiných místech dosáhnout ekologicky významných úspor. Snižuje spotřebu nafty a emise výfukových plynů a hluku. Boxy chlazené suchým ledem jsou jednodušší a méně nákladné než technicky složité chladicí zařízení, které tak činí nadbytečným. Také pochopitelně nepotřebují jiná často riziková chladiva, jako je tomu u systémů aktivního chlazení. Ve většině případů je proto suchý led logistickým řešením chladicího řetězce s relativně malou uhlíkovou stopou a vynikající ekologickou bilancí.