
Kühlakkus aus Phasenwechselmaterial
SARS-Covid-19-Impfstoffe sicher und energieeffizient transportieren
Im Forschungsprojekt coCO2vac entwickelt ein Wissenschaftsteam Kühlakkus aus Phasenwechselmaterial, die im Vergleich zu Trockeneis deutlich energieeffizienter und nachhaltiger sind. Diese können Corona-Impfstoffe bei etwa minus 70 Grad Celsius kühlen und damit den weltweiten Transport vereinfachen.
Auf dem Weg vom Hersteller bis zum Empfänger müssen Impfstoffe zuverlässig bei immer gleichbleibender Temperatur gekühlt werden. Unterbricht die Kühlkette, wird der Impfstoff unbrauchbar. Bei einigen Impfstoffen gegen SARS-CoV-2 beträgt die Kühltemperatur etwa minus 70 bis minus 60 Grad Celsius. Diese extrem tiefen Temperaturen bedeuten für Lagerung und Transport eine große Herausforderung. In der Logistik werden hierfür Kühlbehälter verwendet, welche mit Trockeneis gefüllt und dadurch über mehrere Tage kalt gehalten werden.
Nachhaltige Kühlakkus aus Phasenwechselmaterialien für den Tieftemperaturbereich
Im Forschungsprojekt coCO2vac – Entwicklung von Kältespeichermaterialien für den trockeneisfreien Impfstofftransport – entwickeln das Würzburger Unternehmen va-Q-tec und das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) mehrfach verwendbare Kühlakkus aus Phasenwechselmaterialien, die zuverlässig im Tiefkältebereich bei etwa minus 70 Grad Celsius kühlen können.

Bisher werden Phasenwechselmaterialien, kurz: PCM, in Kühlakkus üblicherweise für Temperaturen bis maximal minus 50 Grad Celsius angewendet. Daher sollen im Forschungsprojekt coCO2vac zunächst geeignete PCM identifiziert werden, die im erforderlichen Tieftemperaturbereich wirksam kühlen. Anschließend werden die PCM in kleineren Kühlakkus getestet. Ziel ist es, diese Tests auf einen größeren Technikumsmaßstab zu übertragen und damit ein anwendungsreifes Kühlkonzept für den Transport von Impfstoffen oder anderen medizinischen Produkten zu bieten.
Kühlakkus aus Phasenwechselmaterial als sichere Alternative zu Trockeneis
Zur stromfreien Kühlung wird aktuell hauptsächlich Trockeneis eingesetzt, für dessen Herstellung viel Energie benötigt wird. Beim Kühleinsatz wird das Trockeneis verbraucht und ist daher nicht wiederverwendbar. Außerdem müssen bei der Verwendung von Trockeneis bestimmte Sicherheitsvorschriften eingehalten werden.
So ist etwa die Menge an Trockeneis, die per Luftfracht transportiert werden kann, beschränkt. Soll ein COVID-19-Impfstoff möglichst schnell weltweit verteilt werden, ist dies eine logistische Herausforderung, die eine Verteilung verlangsamen kann.
Alternativ zu Trockeneis können energieeffiziente PCM-Kühlakkus für eine stromfreie Kühlung genutzt werden. Diese sind einfacher handhabbar und unterliegen bei der Verwendung keinen besonderen Beschränkungen. Damit ist es möglich, mehr Frachtplätze im Flugtransport für die weltweite Verteilung eines Impfstoffes zu belegen.
Phasenwechselmaterialien sind nachhaltig und energieeffizient
Um die Kühlleistung von einem Kilogramm Trockeneis zu ersetzen, sind etwa zweieinhalb Kilogramm Phasenwechselmaterial notwendig. Trotz der größeren Menge ist das Abkühlen eines PCM-Kühlakkus von Umgebungstemperatur auf minus 80 Grad Celsius energieeffizienter als Trockeneis herzustellen – insbesondere, wenn energieeffiziente Kühlanlagen eingesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, da PCM-Kühlakkus wiederverwendbar und damit deutlich nachhaltiger sind als Trockeneis. Im Gegensatz zu Trockeneis kann ein nur teilweise angetauter Kühlakku wieder eingefroren werden. Dadurch wird weitere Energie eingespart. Wie viel Energie für die Herstellung der Akkus benötigt wird, ist abhängig vom Material, wie etwa dem Kunststoff, und der Akkugröße. Das Wissenschaftsteam im Forschungsprojekt coCO2vac setzt sich zum Ziel, dass die PCM-Kühlakkus mindestens 50-mal wiederverwendet werden können. Je öfter die Akkus eingesetzt werden können, desto weniger macht am Ende die Energiebilanz ihrer Herstellung aus.
Das Unternehmen va-Q-tec kann mit dem Forschungsprojekt coCO2vac einen wichtigen Beitrag zur Impfkampagne gegen das Corona-Virus leisten. Zudem werden die PCM-Kühlakkus für weitere Anwendungen im Tieftemperaturbereich, insbesondere für die Medizin, interessant sein — so etwa für den Transport von Gewebe- und Blutproben, Blutplasma oder weiteren Arzneimitteln. (ln)