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Ohne Trockeneis: Paderborner Wissenschaftler entwickeln gemeinsam mit Industrie

Kältespeicher für Biontech-Impfstoff

Paderborn

Eine Eine breit angelegte Impfstrategie gilt als Hoffnungsträger für einen Ausweg aus der Coronakrise. Doch der in Deutschland aktuell verwendete Impfstoff hat seine Tücken: Das Sars-CoV-2-Vakzin von Pfizer/Biontech ist extrem temperaturempfindlich.

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Eine Ampulle mit dem Vakzin von Pfizer-Biontech (Symbolbild). Foto: imago

Um seine Haltbarkeit zu garantieren und die Impfdosen auch über weite Strecken transportieren zu können, bedarf es einerseits guter Isolierung und andererseits einen zusätzlichen Kältespeicher. Bisher wird für diesen Zweck Trockeneis eingesetzt – festes Kohlenstoffdioxid, das bei einer Temperatur von minus 78 Grad Celsius verdampft. Da bereits CO-Konzentrationen von acht bis zehn Prozent in der Atemluft tödlich sein können, ist die Menge, die in Flugzeugen und Transportern eingesetzt werden kann, limitiert.

Wissenschaftler der Universität Paderborn forschen deshalb einer Pressemitteilung zufolge an sogenannten Phasenwechselmaterialen (PCM), die für den Einsatz in Kühlakkus verfüllt werden und die erforderlichen Kühltemperaturen von minus 80 bis minus 60 Grad erreichen.

„Phasenwechselmaterialien können ihren Aggregatzustand reversibel wechseln. Wenn sie beispielsweise von fest zu flüssig wechseln, nehmen sie thermische Energie bei einer konstanten Temperatur auf und geben diese latent eingespeicherte Energie bei der Kristallisation auf dem gleichen Temperaturniveau wieder ab. So kann auf kleinem Raum und bei gleichbleibender Temperatur thermische Energie im großen Stil gespeichert werden“, erklärt Gerrit Sonnenrein, Geschäftsführer des Kompetenzzentrums für Nachhaltige Energietechnik an der Universität Paderborn.

Das physikalische Prinzip von PCM als Energiespeicher kennt jeder aus dem Alltag: Der Eiswürfel im Getränk ändert seinen Aggregatzustand von fest zu flüssig, nimmt dabei Energie auf und hat dadurch eine kühlende Wirkung. Für die praktische Anwendbarkeit gilt es vor allem auch, den optimalen Temperaturbereich des Phasenwechsels zu ermitteln. Einerseits muss die vom Impfstoff-Hersteller vorgegebene Maximaltemperatur von minus 60 Grad eingehalten werden, auf der anderen Seite soll die für das Erstarren des PCM erforderliche Temperatur möglichst hoch sein.

Gut gerüstet für den zu erwartenden Ansturm fühlt sich Dirk Büttner, verantwortlicher Projektleiter bei der Axiotherm GmbH. „Auch dank der Ergebnisse der Uni Paderborn konnten wir unsere Partner – darunter natürlich auch die bekannten Hersteller der aktuell bereits eingesetzten Transportboxen – schnell überzeugen und haben bereits mit der Bemusterung begonnen. Und da wir unsere Produktionskapazitäten für die klassischen Temperaturbereiche von minus 20 und plus zwei bis acht Grad, wie sie für die Impfstoffe von Moderna und Astrazeneca benötigt werden, vergangenes Jahr ohnehin ausgebaut haben, können wir auch dort schnell reagieren.

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