Hoogenkamp Consultancy, Advies en Training

Zuurstoftoeleveringssystemen

Zuurstoftoeleveringssystemen (deel 2)

In dit artikel ga ik in op de verschillende zuurstoftoeleveringssystemen en welke overwegingen je hebt om voor een bepaald systeem te kiezen, ook als je afgelegen gebieden in ontwikkelingslanden van “goede” zuurstof wilt voorzien.

In deel 1 “Zuurstof is een essentieel geneesmiddel” heb ik al uitgelegd dat je met medische zuurstof levens kunt redden.

Verschillende zuurstoftoelveringssystemen

Bron: Oxygen Generation and Storage, Path: https://www.path.org/resources/oxygen-generation-and-storage/

Als je de verschillende zuurstofsystemen naast elkaar legt, dan blijkt al snel dat de optie met vloeibare zuurstof een te hoge investering vraagt. Ook is een betrouwbare en uitgebreide infrastructuur nodig: 1. Air Separation Units (luchtscheidingsfabrieken) en 2. logistieke infrastructuur (tankauto’s en tanks bij ziekenhuizen). Een optie dus die voor veel ontwikkelingslanden vooralsnog niet bereikbaar is.

Zuurstof (vloeibaar) - de bevoorradingsketen
Bron: WHO technical consultation on oxygen scale-up, Session 3, November 13, 2020, World Health Organization, Health Emergencies Programme

De overige opties zijn wel haalbaar. 

Cilinders

Cilinders zijn nu al de meest algemeen toegepaste systemen in ziekenhuizen. De cilinders zijn gemakkelijk verplaatsbaar, al zijn daaraan ook weer gevaren verbonden. Cilinders kunnen vaak naast het bed van de patiënt worden geplaatst en zijn eenvoudig te gebruiken. Afhankelijk van de grootte van de cilinder is er tussen de 400 liter (2 liter cilinder op 200 bar) en 10 m3 (50 liter cilinder op 200 bar) gasvormige zuurstof (99,5% zuiverheid) beschikbaar. Patiënten krijgen zuurstof toegediend met behulp van neus-canules of beademingsmaskers. Een belangrijk nadeel van cilinders is dat ze telkens weer opnieuw gevuld moeten worden. De afstand naar de zuurstoffabriek voor het opnieuw vullen van de cilinders is in afgelegen gebieden een belangrijke kostenpost.

Zuurstof-cilinders een algemeen toegepaste wijze van beademing van patiënten
  • Algemeen in gebruik
  • Mobiel maar kunnen zwaar zijn
  • Hogedrukcompressor nodig om te vullen
  • Vereisen een toeleveringsketen

Distributie van zuurstof door pijpleidingsystemen

Ook kun je cilinders via een manifold aan een leidingwerk koppelen. Daardoor kun je het gas ook door het ziekenhuis distribueren.

Zuurstofcilinders gekoppeld aan een manifold-leidingsysteem
  • Er wordt ook bij deze optie gebruik gemaakt van cilinders
  • Er is ook hier een toeleveringsketen vereist voor het opnieuw vullen van de cilinders
  • Het ziekenhuis dient een leidingwerk te hebben dat geschikt is voor distributie van zuurstof
  • Er is relatief weinig onderhoud nodig
  • Een dergelijke installatie is moeilijk te repareren

Zuurstofconcentrator

Zuurstofconcentrator stand alone: de binnenkant
  • Mobiel
  • Geen toeleveringsketen nodig
  • Elektriciteit nodig
  • Onderhoud nodig

Een zuurstofconcentrator is een apparaat dat uit omgevingslucht met zuurstof verrijkte lucht kan maken (tot wel 96-vol% zuurstof). Door selectieve adsorptie van stikstof in een zeoliet wordt de lucht met zuurstof verrijkt. Dit proces is omkeerbaar, daartoe zijn er twee adsorptiekolommen! Als de zuurstofconcentratie te laag wordt, wordt de verrijking overgenomen door een tweede zeolietbed en het andere bed geregenereerd. Op deze manier krijg je een continue stroom van voor beademing geschikte zuurstof.

Bij zuurstofconcentratoren moet je aandacht hebben voor de afvoer van het regeneratiegas. Dit gas is sterk met stikstof verrijkt en moet dus naar buiten afgevoerd worden. Verder is het hebben van een betrouwbaar elektriciteitsnetwerk een belangrijke voorwaarde. Deze apparaten zijn tevens onderhoudsgevoelig.

PSA-plants

Zuurstof-productie: PSA-plant voor de centrale bereiding van zuurstof uit omgevingslucht
  • Geen toeleveringsketen nodig
  • Elektriciteit nodig
  • Onderhoud nodig
  • Kan leidingen nodig hebben
  • Geschikt om cilinders te vullen

Als je een zuurstofconcentrator opschaalt naar een industriële installatie, dan kun je een compleet ziekenhuis voorzien van zuurstof. Het is ook mogelijk om met een zuurstofconcentratorplant (PSA-plant) cilinders te vullen met zuurstof-93. Deze cilinders kun je dan weer gebruiken op de plaats waar ze nodig zijn. Het is echter ook mogelijk om een zuurstofconcentratorplant te koppelen aan een leidingsysteem. Via het leidingsysteem kan de patiënt van de noodzakelijke zuurstof toegediend krijgen.

Het grote voordeel van deze systemen is dat je ze mobiel kunt maken . In een normale zeecontainer passen 2 van dit soort concentratorsystemen. De container is eenvoudig naar de plaats van bestemming te transporteren. Dit maakt dit soort systemen in het bijzonder geschikt om bij calamiteiten of op afgelegen plaatsen toe te passen. Een stabiel en betrouwbaar elektriciteitsnetwerk dient beschikbaar te zijn. Daarvoor kun je ook een dieselgenerator of zonnepanelen gebruiken. Een generator dient wel voldoende ver van de compressor-inlaat verwijderd te staan, dit om verontreiniging van de ingezogen lucht te voorkomen.

 

Zuurstof-PSA-plant in een container

De keuze van welk zuurstoftoevoersysteem het best in een regio gebruikt kan worden is van een aantal factoren afhankelijk. Deze factoren licht ik hieronder toe

Kosten voor de aanschaf van zuurstof-toeleverings-systemen.

Bij inkoop van zuurstofsystemen spelen kosten voor aanschaf en gebruik van deze systemen een grote rol. Onderstaande grafiek geeft voor 3 zuurstofleveringssystemen een vergelijking van de kosten over 1 jaar en 10 jaar.

Total-cost-of-ownership-1-jaar

 

Zuurstof-systemen de kosten vergeleken (10-jaar)

 

Bij vergelijking van de kosten over het eerste jaar kom je al snel op de keuze van zuurstofcilinders met als goede tweede de stand alone zuurstofconcentratoren. Als je echter de kosten over 10 jaar met elkaar vergelijkt dan zie je dat zuurstofcilinders en de PSA-plant elkaar niet meer zoveel ontlopen. Bij een PSA-plant zijn in het eerste jaar de aanschafkosten nog doorslaggevend, terwijl de aanschafkosten na 10 jaar nog slechts ca. 1/3-deel van de totale kosten bedragen. Bij standalone concentrator-systemen schieten de kosten met name de pan uit door de hoge operationele kosten (onderhoud en tijdige vervanging) van deze systemen.

Checklist voor aanschaf van zuurstoftoeleveringssystemen

Overwegingen bij het opschalen van zuurstoftoeleveringssystemen. 

Overwegingen voor de selectie van verschillende zuurstofsystemen
Bron: Medical Oxygen and Pulse Oximetry Scale Up Road Map in Ethiopia, September 2016

Voor- en nadelen van de verschillende zuurstoftoeleveringssystemen

Voor- en nadelen van de verschillende zuurstofsystemen
Bron: Medical Oxygen and Pulse Oximetry Scale Up Road Map in Ethiopia, September 2016

Er komt nog een derde deel. In dat deel geef ik met behulp van een realistische casus een toelichting op de werkwijze die je kunt volgen voor de aankoop en implementatie van dit soort systemen in rurale, afgelegen gebieden in lage-lonen-landen.

Aankomende evenementen