Eiskalte Herausforderung: Die beste Verpackung für Impfstoffe

Seit Januar läuft die wohl weltweit größte Impfkampagne der Geschichte: Corona-Impfstoffe werden ausgeliefert und verimpft.

Bis Ende Mai 2021 wurden laut Bundesministerium für Gesundheit bereits über zehn Millionen Menschen in Deutschland vollständig geimpft.

Tagtäglich werden Impfstoffe durch ganz Deutschland transportiert. Und nicht nur hier: Die Impfstoffe werden auf der ganzen Welt verteilt.

Dabei gilt es eine Mammutaufgabe zu bewältigen: die Logistik. Denn die empfindlichen Covid-19-Impfstoffe müssen ohne Unterbrechung der Kühlkette sicher transportiert werden. So schwer kann das ja nicht sein, mag man sich nun denken. Rein in die Kühlbox, Deckel zu, fertig.

Aber Kühlung ist nicht gleich Kühlung

Im Gegensatz zu herkömmlichen Impfstoffen, wie beispielsweise der Grippeimpfung, müssen einige der neuartigen Vakzine mit Minusgraden tiefgekühlt gelagert und transportiert werden, wie man sie nur am Südpol vorfindet.

Handelsübliche Kühlbehälter können diese Herausforderung nicht leisten. Die Vakzine gegen COVID-19 sind also nicht nur in der Herstellung sehr komplexe Produkte. Sie stellen auch jeweils sehr unterschiedliche Anforderungen an die Logistik.

Mehrere deutsche Hersteller von Kunststoffverpackungen tragen als Kälteexperten mit ihren speziellen Kühlboxen zum richtigen Transport und damit zum Erfolg der COVID-19-Impfstoffe bei. Und eines ist allen klar: Die Wirksamkeit, Qualität und Sicherheit sowie die schnelle Versorgung der Bevölkerung mit ausreichend Impfstoff haben dabei oberste Priorität für alle Beteiligten.

15 Millionen Kühlboxen fürs Impfen

Seit Januar müssen also medizinische Versorgungsketten für die weltweite Lieferung von mehr als zehn Milliarden Impfstoffeinheiten organisiert werden – eine kaum vorstellbare Menge. Laut einer Studie von DHL und McKinsey sind 15 Millionen Kühlboxen auf rund 200.000 Paletten in 15.000 Frachtflügen unterwegs.

Aber das ist nur ein Aspekt der Transportkette: Angekommen in einem Land oder einer Region müssen die Impfstoffe weiterverteilt werden. Der Transport reicht am Ende der Kette bis hin zu den Impfzentren sowie den Alters- und Pflegeheimen. Diese letzten Stationen bezeichnet man als die sogenannte letzte Meile. Für die Vertei­lung des Impf­stoffs inner­halb Deutschlands ist der Bund zustän­dig. Jedes Bundes­land greift dann auf seine eigene Logis­tik zurück.

Jeder Impfstoff benötigt seinen eigenen Temperaturbereich – und manchmal sind das extreme Minusgrade. Deshalb müssen Pharmahersteller und Logistiker die individuell passende Lösung für Verpackung und Transport wählen.

Dafür zugelassen sind nur ganz spezielle Boxen und Verpackungen: Sie haben anspruchsvolle Test- und Qualifizierungsprozesse durchlaufen und mussten zum Beispiel die exakt geforderten Temperaturen auch über einen längeren Zeitraum problemlos einhalten.

Manche Corona-Impfstoffe mögen es eisig: Ultra Deep Freeze

Der künstlich im Labor hergestellte Impfstoff von Biontech beruht auf der neuartigen mRNA-Technologie. Wegen der sehr schnellen Entwicklungszeit gibt es bisher kaum Daten zur chemischen Stabilität solcher Impfstoffe.

Um Risiken zu vermeiden, wird der Wirkstoff von Biontech deshalb bei minus 70 Grad besonders kalt transportiert. „Ultra Deep Freeze“ nennt man solche Temperaturanforderungen in der Logistik. Der Impfstoff von Moderna besitzt eine etwas andere Schutzhülle der mRNA als der von Biontech. Sie besteht aus Lipid-Nanomolekülen, sodass dafür eine Temperatur von nur minus 20 Grad ausreicht.

Die unterschiedlichen, teilweise extremen Temperaturanforderungen sind jedoch kein Problem für die Hersteller der dafür extra zertifizierten Transportboxen. Biontech, Pfizer, Moderna und Co., sowie deren Transportunternehmen können unter verschiedenen speziellen Kühlboxen wählen.

Von eiskalt bis kühl – und wenn nötig tagelang

Auch Storopack bietet mehrere qualifizierte Lösungen, die unterschiedliche Temperaturbereiche abdecken. Der Verpackungsspezialist kann ebenfalls Transporte bis zu minus 70 Grad gewährleisten.

Die Boxen halten die Temperatur unterwegs für eine fest bestimmte Zeit zuverlässig im erforderlichen Kältebereich und schützen den Inhalt zugleich vor Beschädigungen. Zur Kühlung dienen beispielsweise Kühlakkus oder Trockeneis.

Natürlich spielt auch die Versanddauer eine wichtige Rolle. Je nach Anforderung und der jeweiligen Lieferkette halten solche Isolierboxen die erforderliche Temperatur bis zu 12, 48 oder 72 Stunden. Das ermöglicht bei Bedarf auch einen Transport innerhalb Europas durch mehrere Länder.

Die Boxen aus expandiertem Polypropylen (EPP) oder expandiertem Polystyrol (EPS / Styropor) gibt es als Einweg- oder Mehrweglösung.

Herausforderung tiefgekühlter Langstreckentransport

Über einen Zeitraum von bis zu 250 Stunden halten Kälteboxen von Ohlro einen Temperaturbereich zwischen zwei und acht Grad konstant. Diese Verpackung mit patentiertem Kühlsystem besteht aus einer Styroporbox mit kombinierter Kühltechnik. In Hohlkammern aller Außenwände befinden sich Vakuum-Einheiten, die optimal den Wärmeaustausch mit der Außenwelt verhindern.

Spezielle Thermoverpackungen für die Pharmaindustrie  produziert auch Schaumaplast/Thermocon. Die Systeme finden Einsatz beim Transport von Corona-Testkits, Organen, Krebswirkstoffen und anderen temperaturempfindlichen Produkten.

Als sich im Sommer abzeichnete, dass der Biontech-Corona-Impfstoff bei -70°C gelagert und transportiert werden muss, begannen die Schaumaplast-Ingenieure Thermoboxen unterschiedlichster Größe mit Trockeneis als Kühlmedium zu qualifizieren.

So entstanden kleine Lösungen mit ein Liter Produktraum bis hin zu riesigen Isolierbehältern, die eine komplette Europalette aufnehmen können. Selbst bei sommerlichen Außentemperaturen werden die -70°C teils über fünf Tage hinaus zuverlässig gehalten.

In den Styropor- und Neopor-Boxen wurden bereits Tausende Corona-Impfdosen sicher temperiert an ihr Ziel gebracht. „Es ist schon eine besondere Zeit für uns. Das ganze Team hat hart gearbeitet und ist nun glücklich, seine Produkte im Einsatz zu sehen“, berichtet Schaumaplast-Geschäftsführer Markus Hoffmann.

Kühlbox – mehr Tchnologie als man denkt

Wie bei allen Herstellern der Kühlboxen für die weltweiten Impfstofftransporte sind die technologischen Anforderungen hoch. Thermocon spricht von einem besonderen Schaumstoff, einem speziellen Aufbau der Box und eigens entwickelten Kühlflüssigkeiten, die dosiert Kälte abgeben oder puffern.

„Denn die Schwierigkeit ist es, die Kühlenergie, die man in die Box gibt, so konstant abzugeben, dass es nicht am Anfang des Transportes zu kühl und am Ende zu warm ist. Wir müssen dafür spezielle Verfahren einhalten, um konstant die Temperatur in der Verpackung einhalten zu können“, so Bernhard Hauck, Geschäftsführer der Schaumaplast Gruppe.

Um die Isolierleistung noch weiter zu erhöhen, wurde dem eigentlich weißen Styropor Graphit beigemischt. So entsteht die für die Verbraucher:innen ungewöhnlich graue Farbe. Das Material wurde ursprünglich von der BASF für die Dämmung von Gebäuden entwickelt. Nun leistet es einen wichtigen Beitrag in der Impfstoff-Kühlkette.

Ausgezeichnete Airpop* – Verpackung

Ebenfalls für den Transport von Impfstoffen geeignet, sind die modularen Verpackungen von FEURER für die Pharma- und Chemieindustrie. Der Verpackungshersteller hat die weltweit erste EPS-Gefahrgutverpackung ohne Umkarton entwickelt. Vor Kurzem erhielt sie mit dem WorldStar Award die höchste globale Auszeichnung der Verpackungsbranche.

Die airpop-Verpackung besteht aus rund 98 Prozent Luft und aus zwei Prozent Kunststoff. Sie ist vollständig recycelbar und für den weltweiten Transport gekühlter Stoffe im Paketversand innerhalb von 72 Stunden weltweit geeignet. Der Temperaturbereich reicht wahlweise von plus zwei bis plus acht Grad oder auch bis hin zu minus 20 Grad. Ein echtes Multitalent!

Für die sichere Versorgung unverzichtbar

An der Logistik wird es bei der schnellen und sicheren Versorgung der Bevölkerung mit Corona-Impfstoffen also nicht scheitern. Die Verpackungsunternehmen sind gut vorbereitet und Kunststoffe spielen nicht nur bei der medizinischen Versorgung eine systemrelevante Rolle, sondern auch bei Lebensmitteln und vielen anderen Gütern.

Hier noch ein spannendes Video des SWR zu den Corona-Transportboxen:

* Was ist EPS ?
Im Jahr 1949 hat der BASF-Wissenschaftler Dr. Fritz Stastny das sogenannte „Expandierbare Polystyrol (EPS)“ erfunden. EPS ist extrem leicht. Es besteht zu 98 Prozent aus Luft und zu zwei Prozent aus Polystyrol, ist besonders gut für Isolierung auch bei Verpackung nutzbar und kann mehrfach recycelt werden. Bekannter ist EPS als Styropor oder neuerdings auch unter der Bezeichnung airpop.