Kühlakku statt TrockeneisNachhaltiger Kältespeicher für Biontech-Impfstoff

Der Corona-Impfstoff von Biontech/Pfizer muss bei Temperaturen bis zu minus 80 Grad gelagert werden. Die Kühlung beim Transport gewährleistet bislang Trockeneis. Eine Alternative sind sogenannte Phasen-Wechsel-Materialien, die ohne Kohlendioxid auskommen und immer wieder verwendet werden können.

Von Ines Rutschmann | 19.04.2021

Tuebingen 28.12.2020 Der mRNA- COVID-19 Impfstoff von Biontech / Pfizer bei minus 80,5 C im Gefrierschrank des Universitaetsklinikum in Tuebingen UKT *** Tuebingen 28 12 2020 The mRNA COVID 19 vaccine from Biontech Pfizer at minus 80.5 C in the freezer of the University Hospital in Tuebingen UKT ulmer
Der mRNA- COVID-19 Impfstoff von Biontech / Pfizer bei minus 80,5 C im Gefrierschrank des Universitaetsklinikum in Tuebingen (imago images / ULMER Pressebildagentur)
Was seine Lagerung betrifft, ist das Vakzin anspruchsvoll: Nur bei arktischer Kälte überdauert der Impfstoff von Biontech und Pfizer mehr als fünf Tage. Der Gefrierschrank im Entwicklungszentrum der Firma Axiotherm kann so tief kühlen. Es sind minus 85 Grad Celsius eingestellt. Im Inneren liegen Kühlakkus, so hart wie Ziegelsteine und beinahe ebenso groß. Nach mehreren Stunden haben sie so viel Kälte gespeichert, dass sie eine gut isolierte Transportbox für Impfstoff kühlen können, erklärt der Projektleiter der Thüringer Firma, Dirk Büttner.
"Sie nehmen erstmal die Temperatur, die sie überschüssig haben, bis minus 63 Grad auf und wärmen dann hoch. Bei minus 63 Grad fangen sie dann an, in der Temperatur konstant zu bleiben. Man hat also innerhalb der Transportbox eine Temperatur von minus 63 Grad und die hält sich über viele, viele Stunden konstant."
Jeweils ein Fläschchen der Corona-Impfstoffe von Pfizer-BioNTech, Moderna und AstraZeneca stehen auf einem Tisch.
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Alternative zu Trockeneis als Kühlmittel

Das Phasen-Wechsel-Material, das in den Akkuhüllen steckt, hat Axiotherm eigens zur Kühlung des Biontech-Pfizer-Vakzins entwickelt. Bislang gibt es keine Latentwärmespeicher, die bei so tiefen Temperaturen arbeiten. Was die Firma genau zusammenrührt, verrät sie nicht, sondern nur so viel: Eine wässrige Salzlösung wird so mit anderen Stoffen verbunden, dass das Gemisch bei minus 63 Grad Celsius gefriert. Diese Temperatur hat Matti Grabo vom Kompetenzzentrum für Nachhaltige Energietechnik der Universität Paderborn bestimmt.
"Der Hersteller sagt ja: Wir müssen den Impfstoff zwischen minus 80 und minus 60 Grad halten. Um die eindringende Wärme in die Kühlbox so gering wie möglich zu halten, wollen wir natürlich eine möglichst kleine Temperaturdifferenz zur Umgebung haben. Und wenn wir so nah wie möglich an die minus 60 rangehen, dann können wir das so gering wie möglich halten, diese Temperaturdifferenz. Jetzt könnte man natürlich fragen, warum machen wir jetzt nicht genau 60. Wir sind natürlich immer noch Ingenieure und wollen einen gewissen Sicherheitspuffer mit drin haben. Deswegen haben wir jetzt diese drei Kelvin Unterschied mit reingenommen."
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Nachhaltiger Kältespeicher für Biontech-Impfstoff

Durch die eher kleine Temperaturdifferenz reichen acht bis zehn Kilogramm des Speichermaterials, um eine Transportbox kalt genug zu halten - drei bis fünf Tage lang. Das haben Simulationen der Wissenschaftler ergeben. Ähnlich lange kühlt in der Praxis bisher gefrorenes Kohlendioxid den Impfstoff, auch Trockeneis genannt. Rund 20 Kilogramm davon stecken in einer Box. Aber bereits bei minus 78 Grad verdampft es und entweicht in die Luft. Wird mehr Kühlmaterial benötigt, muss es neu hergestellt werden. Auf lediglich einen Einsatz sind die Akkus dagegen nicht beschränkt, sagt Matti Grabo:
"Wenn die einmal entladen sind, also wenn sich das Material einmal verflüssigt hat, kann man es natürlich einfach wieder in einen Gefrierkühler tun. Dann kristallisiert es wieder und ich kann den Akku wieder verwenden".
Die ersten Impfstoff-Lieferanten prüfen die Akkus seit Februar. Praxistests sollen folgen. Bewähren sie sich, wäre es möglich, mehr Impfstoff auf einmal zu transportieren. Denn das Speichermaterial in den Akkus unterliegt keinen Mengenbeschränkungen - Trockeneis hingegen schon. Es gehört zu den Gefahrgütern. Verdampft es, steigt der Anteil von Kohlendioxid in der Luft. Bei einer stärkeren Erhöhung ist dies gesundheitsschädlich.
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