Am Montag vor Thanksgiving um 4.30 Uhr morgens herrschte in der Trockeneisfabrik von Noble Gas Solutions in Albany, New York, Hochbetrieb. Die Maschine, die Kohlendioxidgas zu Trockeneis komprimiert, produzierte Pellets mit einer Geschwindigkeit von 1.500 Pfund pro Stunde, und die Mitarbeiter von Noble mussten Hunderte von Beuteln füllen, damit ein geschäftskritisches Produkt innerhalb einer unnachgiebigen Frist ausgeliefert werden konnte.
Das Produkt: Käsekuchen.
Die Frist: Thanksgiving-Dinner.
„Wir haben ein Unternehmen, das nur 10 Minuten von der Straße entfernt ist und Käsekuchen im ganzen Land vertreibt“, sagte mir Robert Kohler, der stellvertretende Betriebsleiter von Noble. Nach einem Ansturm von Bestellungen benötigte das Unternehmen mehr als eine Tonne Trockeneis, aufgeteilt in Sechs-Pfund-Beutel, die zusammen mit dem Käsekuchen in die Versandkartons gelegt werden konnten, um ihn auf dem ganzen Weg zu den Haustüren im ganzen Land kalt zu halten. „Sie wollten die erste Lieferung um 6 Uhr morgens am Montag. Normalerweise machen wir nicht einmal vor 7 Uhr morgens auf.“
Trockeneis hilft oft, Thanksgiving zu retten, auch wenn die Nutznießer seiner besonderen Magie es vielleicht nicht bemerken. Aber in diesem Winter wird es helfen, die Welt vor einer Coronavirus-Pandemie zu retten. Ein leitender Vertriebsmitarbeiter von Noble, das routinemäßig die pharmazeutische Industrie beliefert, hatte gerade einen Anruf von einem Beamten des Staates New York entgegengenommen, der wissen wollte, wie viel Trockeneis Noble kurzfristig liefern könnte, um den ersten Impfstoff gegen das Coronavirus in jeden Winkel des Staates zu bringen, sobald er zugelassen ist.
Dieser Impfstoff, das Werk einer Partnerschaft zwischen Pfizer und BioNTech, wird wahrscheinlich der erste sein, der von der FDA zugelassen wird. Er ist so empfindlich, dass er bei -70 Grad Celsius (-94 Grad Fahrenheit) aufbewahrt werden muss. Das ist nicht nur kälter als die meisten Gefrierschränke, sondern auch kälter als der Winter am Südpol. Diese Temperatur zu halten ist jedoch kein Problem für Trockeneis, das bei -78 Grad Celsius (-109 Grad Fahrenheit) fest ist. Für den Transport des Coronavirus-Impfstoffs von Pfizer gibt es tatsächlich nichts anderes als Trockeneis. „Es gibt wirklich keine andere Möglichkeit, diese Temperaturstabilität während des Transports aufrechtzuerhalten“, sagt Azra Behlim, Expertin für medizinische Lieferketten bei Vizient, einem Beratungsunternehmen für das Gesundheitswesen.
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Die Hersteller von Trockeneis wollen bereit sein. „Wir werden mit Anfragen von Krankenhausbezirken und Gesundheitsämtern bombardiert“, sagt ein Mitarbeiter eines Trockeneislieferanten, der um Anonymität bat, weil er nicht mit der Presse sprechen darf. Airgas – eines der größten Trockeneisunternehmen des Landes mit 15 Produktionsstätten und 60 Vertriebszentren – arbeitet mit der Operation Warp Speed der Bundesregierung im Bereich der Impflogistik zusammen. „Wir haben Teams gebildet, um alles zu bewerten, was in der gesamten Lieferkette benötigt wird: Wie viel Trockeneis könnte in verschiedenen Regionen mit unterschiedlichen Bevölkerungszahlen benötigt werden. Wir müssen sicherstellen, dass die Logistik vorhanden ist“, sagt David Joyner, Senior Director für Kohlendioxid bei Airgas. Die Trockeneisplanung, so Joyner, ähnelt dem, was Airgas getan hat, um die Versorgung der Krankenhäuser mit medizinischem Sauerstoff während der Nachfragespitze im Frühjahr aufrechtzuerhalten, als das Unternehmen eine tägliche Task Force einrichtete, um den Sauerstoffbedarf zu überwachen und sicherzustellen, dass die Krankenhäuser bekommen, was sie brauchen.
Am anderen Ende des Größenspektrums stehen Unternehmen wie Noble. „Wir sind derzeit ein Ein-Schicht-Betrieb“, sagt Dave Mahoney, CEO und Eigentümer von Noble. „Aber wenn der Bedarf da ist, können wir rund um die Uhr arbeiten, wenn es sein muss. Und wenn wir rund um die Uhr hier sein müssen, ist das ein gutes Problem. Es ist einfach befriedigend zu wissen, dass wir Teil der Lösung für die Pandemie sein können.“
Trockeneis ist seit langem ein unverzichtbarer, wenn auch meist unsichtbarer Bestandteil der Wirtschaft. Landwirte säubern damit ihre Brunnen. Städte sprengen damit Graffiti von Wänden und Statuen. Die größten Fleischunternehmen des Landes mischen es direkt in ihre Produkte, wenn sie diese mahlen, um die Temperatur sicher zu halten und zu verhindern, dass das Fett die Mahlanlagen verklebt. Fabriken aller Art – von denen, die Schuhe herstellen, bis hin zu denen, die gefrorene Waffeln produzieren – haben Düsen mit Trockeneis-Pellets direkt am Fließband installiert, um Formen in Echtzeit zu reinigen.
Trockeneis half bei der Beseitigung radioaktiver Trümmer aus Hubschraubern, die während der Atomkatastrophe in Fukushima Daiichi in Japan 2011 eingesetzt wurden. Ein Unternehmen in Utah, Cold Sweep, hat es perfektioniert, um Schmutz von den Seiten und Einbänden empfindlicher antiker Bücher und Manuskripte zu entfernen, ohne sie zu beschädigen. Am Broadway, auf Halloween-Partys und in Highschool-Hörsälen im ganzen Land sorgt Trockeneis für überzeugenden Theater-„Rauch“.
Trockeneis wird hergestellt, indem man gereinigtes CO2-Gas nimmt, es abkühlt und unter Druck setzt, bis es flüssig ist. Anschließend wird es zu Blöcken oder zu Pellets verarbeitet, die wie Schaumstoff-Erdnüsse aussehen. Für die Reinigung wird das Trockeneis zu winzigen Kügelchen von der Größe eines Reiskorns oder kleiner verarbeitet. Unternehmen verwenden diese Kügelchen wie Sandstrahlkugeln, aber wenn man eine Gasturbine, eine Form für gefrorene Waffeln oder Graffiti von einer Wand „gestrahlt“ hat, muss man nicht mehr aufräumen – das Trockeneis übernimmt die Reinigung und löst sich dann einfach in Luft auf. Der größte Teil des Trockeneises in den USA wird aus Abfällen anderer Produktionszweige hergestellt – Ethanolanlagen, Ammoniak- und Düngemittelfabriken sowie Ölraffinerien produzieren CO2 als Nebenprodukt, und viele fangen es auf, um es an andere industrielle Nutzer zu verkaufen. Einige der größten Trockeneishersteller des Landes stellen ihre Anlagen in der Nähe dieser Einrichtungen auf, um die Nutzung des Gases so einfach wie möglich zu machen.
„Es ist ein erstaunliches Produkt“, sagt Buddy Collen, der Geschäftsführer von Reliant Dry Ice, das sechs Trockeneisproduktionsanlagen im Süden und Westen der USA betreibt. Collen ist seit 42 Jahren im Trockeneisgeschäft tätig. „Es ist wirklich sehr einfach – es ist einfach Kohlendioxid in fester Form. Das ist alles. Aber es gibt immer wieder neue Anwendungen dafür.“
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Der Impfstoff von Pfizer/BioNTech ist auf dem besten Weg, Mitte Dezember von der FDA die Notfallzulassung zu erhalten, und wenn dies der Fall ist, könnte Pfizer nach eigenen Angaben bis Ende des Jahres 25 Millionen Impfstoffdosen in winzigen Glasfläschchen in den USA bereitstellen. Der Impfstoff wird in speziellen Transportkoffern geliefert, die jeweils etwas größer als ein Handgepäckstück sind und bis zu 5.000 Dosen enthalten. Allein für die USA sind das mehr als 5.000 Kisten – und für jede Kiste werden 50 Pfund Trockeneis benötigt, um den Impfstoff darin während des Transports gefroren zu halten. Sobald die Kisten die Krankenhäuser oder medizinischen Zentren erreichen, die den Impfstoff verabreichen, müssen sie alle fünf Tage mit 50 Pfund Trockeneis „aufgeladen“ werden, es sei denn, das Krankenhaus verfügt über einen ultrakalten Gefrierschrank, der bis auf -70 Grad Celsius heruntergekühlt werden kann.
Der Impfstoff selbst ist das Produkt einer straffen, komplizierten Lieferkette. Die Rohmaterialien werden in St. Louis hergestellt. Die entscheidenden und revolutionären Boten-RNA-Komponenten werden in Andover, Massachusetts, hergestellt. Die Elemente werden in der Fabrik von Pfizer in Kalamazoo, Michigan, zusammengeführt und verpackt. Alle drei Standorte haben monatelang mit Hochdruck an der Herstellung des Impfstoffs gearbeitet, um bereit zu sein, wenn sich der Impfstoff in Studien als sicher und wirksam erweist. Dies ist einer der besonderen und teuren Ansätze der Pharmaunternehmen im Umgang mit dieser Pandemie: die Herstellung großer Mengen von Impfstoffen, deren Wert noch nicht bekannt ist, für den Fall, dass sie sich als wirksam herausstellen. Aus diesem Grund werden Pfizer (und Moderna, dessen Impfstoff bei normaler Kühlschranktemperatur stabil ist) in der Lage sein, noch vor Jahresende Millionen von Impfstoffdosen auszuliefern, und zwar bereits wenige Tage nach einer eventuellen Zulassung.
Das Trockeneis, mit dem der Impfstoff von Pfizer in die Arme der Menschen gebracht werden soll, kann jedoch nicht im Voraus hergestellt werden. Trockeneis hat viele seltsame Eigenschaften, und eine davon ist, dass es teuflisch schwer zu lagern ist. Sobald man es hergestellt hat, verschwindet es.
„Jedes Wochenende habe ich immer einen Behälter mit 1.500 Pfund Trockeneis auf Lager, für den Notfall“, sagt Noble’s Kohler. „Wenn wir am Montag reinkommen, haben wir 200 Pfund von diesem 1.500-Pfund-Behälter verloren.“
Kohlendioxid ist bei Raumtemperatur und normalem Druck niemals flüssig. Das bedeutet, dass Trockeneis nicht schmilzt, sondern in einem Sublimationsprozess vom festen Zustand direkt wieder in den gasförmigen Zustand übergeht. Genau deshalb ist es als „Rauchquelle“ so attraktiv. Das ist auch der Grund, warum Kohlers Wochenend-Notfallvorrat an Trockeneis, selbst wenn er in einem isolierten Behälter gelagert wird, innerhalb von zwei Tagen von 1.500 Pfund auf 1.300 Pfund sinkt.
Die Sublimation ist bis zu einem gewissen Grad gefährlich – CO2 ist schwerer als Sauerstoff, so dass Erstickungsgefahr besteht. Ein weiterer Knotenpunkt im großen logistischen Geflecht der amerikanischen Impfstoffeinführung: Die Reedereien müssen beim Transport großer Ladungen der mit Trockeneis verpackten Impfstoffkisten von Pfizer besonders vorsichtig sein, damit das CO2 nicht entweicht und die Flugbesatzungen überwältigt. Die Federal Aviation Administration musste FedEx besondere Anweisungen erteilen, um die Kapazität zu erhöhen.
Operation Warp Speed hat in den letzten zwei Wochen versprochen, die ersten 50 Pfund Trockeneis zur Versorgung der Impfstoffkartons von Pfizer an jeden Ort zu liefern, der den Impfstoff erhält und keinen Gefrierschrank hat, und zwar zur gleichen Zeit, in der der Impfstoff selbst über FedEx oder UPS eintrifft.
Die Impfstoffvorräte können in dem Versandbehälter von Pfizer weitere 15 Tage gelagert werden, wenn das Trockeneis alle fünf Tage ausgetauscht wird. Soll der Impfstoff jedoch tiefgefroren bleiben, darf die Box laut Pfizer nur zweimal am Tag geöffnet werden, um die Vorräte zu entnehmen, und dann auch nur für jeweils drei Minuten. Der Impfstoff kann aufgetaut und bei normaler Kühlschranktemperatur – 2 bis 8 Grad Celsius – fünf weitere Tage aufbewahrt werden.
Die Menschen, die einen Behälter mit dem Impfstoff erhalten, müssen also ihren Bedarf an dem Impfstoff sorgfältig planen. Und da Trockeneis leicht verderblich ist, wird, sobald der Impfstoff von Pfizer zugelassen ist, ein Wettlauf um die Herstellung von Trockeneis beginnen, um sicherzustellen, dass der Impfstoff so lange wie nötig kalt bleibt.
Margaret Mary Health wird Trockeneis benötigen.
Das System besteht aus einem Krankenhaus und abgelegenen Kliniken in vier verschiedenen Städten und versorgt ein ländliches Gebiet im Südosten von Indiana zwischen Cincinnati und Indianapolis mit dem Zentrum in Batesville. Das Krankenhaus ist klein, aber geschäftig. Im vergangenen Jahr wurden in der Notaufnahme 19.000 Patienten behandelt, und das Krankenhaus entband 500 Babys. Vor der Pandemie war das Krankenhaus für 25 Betten zugelassen, aber jetzt darf es diese Kapazität überschreiten; Anfang dieser Woche hatte es 30 Patienten aufgenommen, davon 13 mit COVID-19.
Margaret Mary ist eines von rund 50 Krankenhäusern, die Indiana für die erste Runde der Coronavirus-Impfung ausgewählt hat, die an Mitarbeiter des Gesundheitswesens verabreicht werden soll. Wenn der Impfstoff von Pfizer zugelassen wird, ist das Krankenhaus für die Impfung von Hunderten von Mitarbeitern des Gesundheitswesens in einer Region von fünf Bezirken mit einer Fläche von 1.400 Quadratmeilen verantwortlich.
Margaret Mary verfügt nicht über einen ultrakalten Gefrierschrank. Sie hat auch keinen einfachen Zugang zu Trockeneis – sie verwendet es nicht nur nicht routinemäßig, sondern hat auch noch nie welches gekauft. Und in der Nähe gibt es auch keins. Tatsächlich „gibt es in der gesamten Region mit fünf Bezirken keine Trockeneislieferanten“, sagt Tim Putnam, CEO von Margaret Mary Health.
Daher haben Mitglieder des Impfstoff-Planungsteams des Krankenhauses unter der Leitung von Geralyn Litzinger, der Leiterin der Gesundheitsabteilung, drei Trockeneislieferanten in der näheren Umgebung ausfindig gemacht: zwei in Indianapolis, 65 Meilen westlich, und einen in Louisville, Kentucky, 90 Meilen südlich.
„Wir haben versucht zu berechnen, wie viel Impfstoff wir bekommen könnten“, sagt Litzinger, „und wie viel Trockeneis wir brauchen werden … Wir stellen sicher, dass wir bei diesen Anbietern als Kunden eingetragen sind, damit wir schnell Bestellungen aufgeben können.“
Das Trockeneis ist nur eines von Dutzenden von Details für ein kleines Gesundheitssystem, das sich auf die Verabreichung des Impfstoffs vorbereitet. Litzinger und ihre Mitarbeiter planen die Verabreichung des Impfstoffs an Mitarbeiter des Gesundheitswesens an zwei Standorten in ihrem weiten Versorgungsgebiet, von denen einer ein Drive-Through sein wird. Letzte Woche war ein Team von Margaret Mary in einer Feuerwache, um die Wi-Fi-Verbindung für die Computer zu testen, die das Krankenhaus nutzen wird, um Informationen über jede Person zu erfassen, die den Impfstoff erhält, während sie durch das Krankenhaus fährt.
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In Bezug auf das Trockeneis und die Pfizer-Box sagt Litzinger: „Wir werden sie nicht sehr oft öffnen. Wenn wir Termine für die Impfung vereinbaren, sollten wir wissen, wie viele Menschen pro Tag geimpft werden, so dass wir, wenn wir auf die Box zugreifen, nur das herausnehmen können, was wir brauchen.“
Putnam sagt, dass die Planung auf staatlicher Ebene so gut war, wie man es unter den gegebenen Umständen erwarten konnte, obwohl sich die Details ständig ändern. Der Staat hat die Krankenhäuser in ländlichen Gebieten angewiesen, um Hilfe zu bitten, wenn sie ihre eigenen Trockeneisvorräte nicht sichern können.
In der Zwischenzeit werden Amerikas Trockeneishersteller Überstunden machen, um sicherzustellen, dass genügend Trockeneis für die erste Verteilungswelle vorhanden ist. Im Frühjahr und Frühsommer gab es tatsächlich einen Mangel an Trockeneis – die Amerikaner fuhren weniger Auto, so dass die Ethanolanlagen weniger Ethanol und damit weniger CO2 produzierten. Aber die Knappheit hat sich in den meisten Orten entspannt, und viele Trockeneislieferanten sind zuversichtlich, dass sie die Einführung des Impfstoffs unterstützen können.
Buddy Collen sagt, dass Reliant Dry Ice eine Liste von Gesundheitseinrichtungen führt, die Trockeneis benötigen, und auf den Moment wartet, in dem der Impfstoff zugelassen wird. „Wir sagen ihnen: ‚Rufen Sie uns an, wenn Sie wissen, was Sie brauchen'“, sagt er.
Die Philosophie von Reliant, sagt Collen, ist, dass „wir eine moralische Verpflichtung haben, alles zu tun, was wir können, um sicherzustellen, dass diese Impfstoffe an die richtigen Stellen gelangen. Und wir werden alles tun, was wir können, um das zu erreichen. Wir haben natürlich auch eine Verantwortung gegenüber unseren bestehenden Kunden, denn wenn einige von ihnen kein Trockeneis bekommen, müssen sie vielleicht ihren Betrieb einstellen.“
Die Mengen, die die meisten Krankenhäuser benötigen – höchstens ein paar hundert Pfund pro Woche – sollten selbst die örtlichen Trockeneishersteller nicht überfordern. Die größere Herausforderung könnte darin bestehen, das Trockeneis zu all den neuen Kunden wie Margaret Mary Health zu bringen, die weit außerhalb der normalen Vertriebskanäle liegen – entweder durch die Einrichtung von Vorzugslieferungen oder durch die Vereinbarung, dass Krankenhäuser und Gesundheitsämter das Trockeneis selbst abholen, mit all der Sorgfalt, die für den Transport erforderlich ist.
Für einen Mann wie Collen, der seit 42 Jahren in der Branche tätig ist, ist die plötzliche Berühmtheit von Trockeneis verwirrend. „Es ist erstaunlich, dass sich bis zu diesem Jahr niemand für das Trockeneisgeschäft interessiert hat“, sagt er. „Es war immer ein ruhiges Geschäft. Jetzt spricht jeder über Trockeneis.“