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CENTRO STUDI GALILEO

 

REFRIGERAZIONE SOLARE PER VACCINI: UNA TECNOLOGIA INNOVATIVA.

Per Henrik Pedersen                      Janos Mat
SolarChill Project Technical             SolarChill Project Coordinator
(Danish Technological Institute)       (Greenpeace International)

Questo tipo di refrigeratore e' la prova del proverbio "la necessita' e' la madre delle invenzioni". Come molte invenzioni, la sua origine e' stata casuale! Durante l'incontro delle Parti al Protocollo di Montreal nel 2000 a Ouagadougou, alcuni delegati hanno preso parte ad una visita nei campi attraverso la campagna del Bourkina Faso. Mentre vedevano i villaggi dal finestrino del loro autobus, il capo del Programma Ambientale delle Nazioni Unite (UNEP) e i rappresentanti del programma di azioni e sull'ozono e di Greenpeace hanno notato che la comunita' sembrava povera dal punto di vista economico ma ricca in due elementi: i bambini, la ricchezza del paese, e la luce del sole, una fonte energetica inesauribile, se sfruttata. Unendo questi due elementi e collegandoli al futuro della refrigerazione relativi ai controlli dei Protocolli di Montreal e di Kyoto. L'Unep e Greenpeace si sono resi conto della necessita' di un refrigeratore per vaccini che soddisfi le necessita' nel settore della salute pubblica nei paesi in via di sviluppo, soprattutto per la conservazione dei vaccini da utilizzare durante le campagne di vaccinazione dei bambini. Questo progetto (chiamato SolarChill da Chill, raffreddamento e Solar, realizzato con il sole) doveva utilizzare fonti energetiche pulite come quella solare e non danneggiare l'ambiente.

Quella che e' iniziata come un'idea e' diventata l'inizio di una ricerca che, infine, e' passata all'applicazione pratica attraverso una partnership. Cosi' e' nato il progetto  delle Nazioni Unite "SolarChill"

 . L'Africa e' stata all'origine dell'umanita' e anche del "progetto SolarChill".

Il SolarChill vuole conservare i vaccini e gli alimenti senza danneggiare l'ambiente a vantaggio di quei paesi nel mondo che hanno carenza di elettricità o forniture insufficienti.

Il SolarChill collega, cosi', la salute, lo sviluppo e l'ambiente. Il progetto si e' sviluppato fino a diventare una partnership tra 7 organizzazioni internazionali, che comprendono DTI, l'Agenzia tedesca di Governo per lo Sviluppo, GTZ ProKlima, Greenpeace International, i Programmi per lo Sviluppo delle Tecnologie nel settore della Salute (PATH), l'UNEP, il Fondo delle Nazioni Unite per l'Infanzia (UNICEF) e l'Organizzazione Mondiale per la  Salute (WHO). Durante la fase di ricerca e sviluppo durata 6 anni, il progetto del SolarChill ha coinvolto la partecipazione anche dell'industria. Tuttavia, i soci del SolarChill non si fanno carico dei prodotti di una singola azienda e i principi tecnici del progetto sono a disposizione di tutti i produttori nel mondo che ne facciano richiesta. Ora, la maggior parte dei paesi del mondo dove vi e' carenza di fornitura elettrica utilizzano kerosene o refrigeratori alimentati ad assorbimento e a gas sia per la conservazione dei vaccini che per applicazioni domestiche. Questi refrigeratori necessitano di una fornitura regolare di carburante. Inoltre, sono spesso difficili da regolare e, dunque, mantenere la temperatura richiesta e' molto difficile. Questo progetto ha sviluppato due modelli che non danneggiano l'ambiente, possono essere alimentati con energia solare fotovoltaica o con corrente DC o AC, non utilizzano batterie al piombo e ,elemento molto importante, possono essere prodotti ad un costo minore di quello degli altri refrigeratori solari sul mercato; inoltre sono affidabili dal punto di vista tecnologico. Il primo modello del SolarChill (Modello A) e' destinato al raffreddamento dei vaccini e dei medicinali. Il secondo (Modello B) e' destinato alla conservazione degli alimenti cosi' come ad uso medicinale.

Mantenere sicuri i medicinali: il dispositivo SolarChill ha un baule della capacita' di 50 litri per la conservazione dei vaccini, progettato per le regioni in cui vi e' carenza di fornitura elettrica, puo' essere utilizzato anche in situazioni di emergenza dovute a catastrofi naturali. Fornire una catena del freddo sicura per i vaccini e i medicinali e' ancora un problema. La catena del freddo e' affidabile quanto il suo anello piu' debole e molto spesso l'anello piu' debole e' rappresentato o dalla carenza di fornitura elettrica o dalla mancanza di un refrigeratore affidabile per la conservazione dei vaccini. Il valore di molti milioni di dollari in vaccini vanno persi a causa di una catena del freddo inadeguata. Il refrigeratore SolarChill e' stato testato ed ottimizzato in un periodo di 18 mesi in Senegal, Indonesia e Cuba. Il Progetto ora e' certo di essere superiore sia dal punto di vista del rendimento che dell'affidabilita' rispetto agli altri refrigeratori alimentati ad energia solare o a kerosene. Il SolarChill A mantiene la temperatura tra 2 C. e 8C°durante i cicli tipici giorno-notte. Nelle situazioni di scarsa presenza di sole il SolarChill mantiene temperature accettabili al di sotto dei 15C. per 5 giorni.

Se raffrontato agli altri refrigeratori per vaccini, mantiene piu' a lungo in sicurezza i vaccini anche se non collegato o in assenza di luce solare. Si e' riusciti ad ottenere questa caratteristica grazie ad un isolamento molto spesso. Il SolarChill sta aspettando l'approvazione e la certificazione da parte del WHO che e' un pre requisito per l'accettazione da parte dei vari governi. Si pensa che dopo questa certificazione il SolarChill potra' essere commercializzato.

Conservazione degli alimenti: Il se-condo SolarChill (B) e' un congelatore della capacita' di 100 litri modificato in modo da essere un refrigeratore per alimenti. Questo prototipo e' in fase di controllo in India e a Cuba. Il SolarChill B sara' utile per i paesi dal clima caldo dove la conservazione degli alimenti e' particolarmente difficile. Puo' essere utilizzato anche nelle situazioni di emergenza, come i campi profughi, applicazioni commerciali su piccola scala, riserve di sangue o per applicazioni ricreative nei paesi industrializzati.

Progettazione del SolarChill: entrambi i modelli si basano sugli stessi principi e sulla stessa progettazione. L'energia proviene da tre pannelli solari da 60W, alimenta un compressore a corrente continua, che permette al refrigeratore di produrre del ghiaccio che mantiene la temperatura richiesta nel baule. Invece di immagazzinare energia difficile da mantenere, l'energia del sole viene immagazzinata in una batteria a ghiaccio. Aggiungendo la versatilita' di fonti energetiche utilizzabili per la macchina, e' possibile installare un convertitore in modo che l'unita' funzioni sia a corrente 12 V DC che 110/220 V AC. L'isolamento spesso assicura che la temperatura richiesta sia mantenuta di notte e nei periodi in cui c'e' poca luce del sole.

Benefici ambientali del SolarChill dal punto di vista dell'esaurimento dell'ozono: il SolarChill  utilizza l'isobutano come refrigerante e il ciclopentano come schiuma isolante. Queste due sostanze chimiche non danneggiano lo strato dell'ozono della terra. Questa tecnologia aiuta a sviluppare i paesi in via di sviluppo e ad evitare la loro dipendenza dai CFC e si aiuta a rispettare il protocollo di Montreal.

Questa tecnologia permette di evitare l'utilizzo del kerosene e, con esso, a limitare le emissioni di CO2. I refrigeratori per la conservazione dei vaccini possono essere validi sostituti della flotta di 100,000 refrigeratori a kerosene ora in uso e permettono di evitare l'utilizzo degli HFC, sostanze  che contribuiscono al riscaldamento globale e che vengono utilizzate nelle schiume isolanti e nel ciclo refrigerante.

L'isobutano e il ciclobutano presente nelle unita' SolarChill hanno un potenziale di riscaldamento globale trascurabile. Gli HFC sono controllati dal Protocollo di Montreal.

Metalli tossici: Grazie al SolarChill e' possibile evitare l'utilizzo di batterie di piombo costose e tossiche, presenti negli altri refrigeratori per vaccini e nei refrigeratori solari. Queste batterie tendono a deteriorasi, soprattutto nei climi caldi e vengono spesso utilizzate malamente per altri scopi. Bisogna sostituirle spesso e hanno rappresentato un ostacolo all'utilizzo dell'energia solare nei paesi in via di sviluppo.

Costi: Il SolarChill dovrebbe costare meno dei refrigeratori solari esistenti dopo la sua commercializzazione. Il prezzo del progetto, compresi i pannelli solari e' di $ 1500-2000 (e 1150 - 1500). E' possibile ottenere una riduzione dei costi attraverso l'utilizzo di refrigeratori prodotti in massa. Altri refrigeratori, invece, non seguono questa prassi e, dunque, costano di piu'. Il SolarChill vince il confronto anche con i refrigeratori a kerosene. Anche se il prezzo all'acquisto e' maggiore, a causa del costo dei pannelli solari, i costi operativi sono minori in quanto la necessita' di rifornire continuamente di kerosene viene annullata.

Cambiamento di concetto: Il SolarChill dimostra in modo pratico e chiaro che e' possibile soddisfare le esigenze dell'uomo senza danneggiare la natura. Potrebbe portare ad un cambio di rotta nel settore della refrigerazione e del raffreddamento che potranno affidarsi a fonti energetiche rinnovabili e a tecnologie e materiali che non inquinano.

La tecnologia di base del refrigeratore SolarChill

La sfida maggiore di questo progetto e' stata quella di sviluppare un refrigeratore per vaccini che vada incontro alle richieste del WHO per i refrigeratori per vaccini. Ora non ci sono standard per i refrigeratori a batteria. Secondo le linee guida vigenti l'intervallo della temperatura per i vaccini e' da +2C a +8C. Il vaccino deve essere mantenuto freddo per 4 giorni in assenza di corrente. Questo periodo determina la progettazione delle dimensioni dell'immagazzinamento del ghiaccio nel refrigeratore.

Energia specifica dell'immagazzinamento del ghiaccio: i calcoli fatti dal DTI (Danish Technological Institute) indicano che la capacita' refrigerante, basata sul volume e sul peso, nell'immagazzinamento del ghiaccio e' a livelli simili di quelli delle batterie di piombo. In realta', il rendimento del primo supera quello delle seconde perche' il ciclo giornaliero e' minore dell'immagazzinamento dell'energia nominale.

Compressore e controlli e' stato sviluppato un nuovo compressore durante la fase del progetto di ricerca e sviluppo. Il nuovo compressore utilizza l'R600a (isobutano) ed e' dotato di un dispositivo elettronico integrato che assicura che i pannelli solari fotovoltaici possano essere collegati direttamente al compressore senza controlli esterni. Il compressore e' in grado di partire a velocita' ridotta ed è dotato di un ottimizzatore di energia (AEO). Utilizzando questo dispositivo il compressore partira' adagio da una velocita' minima ad una velocita' massima (da 2000 a 3500 RPM). Se i pannelli non forniscono energia sufficiente, il compressore si arresta e dopo un breve periodo prova a ripartire. Se l'avvio fallisce, il compressore cerchera' di nuovo di partire dopo un altro minuto. Quando l'energia proveniente dai pannelli solari e' sufficiente, il compressore parte a velocita' ridotta e lentamente prende velocita'. Il dispositivo di controllo accetta un voltaggio tra 10 e 45 V. Il voltaggio dei pannelli solari puo' variare, cosi' questa nuova caratteristica e' buona per i refrigeratori e i congelatori solari. In un modulo 12 V, il compressore necessita di una corrente di circa 4,5 A per partire e puo' funzionare a 2 A.

Baule: Il baule utilizzato per i prototipi e' stato costruito da Vestfrost. E' un baule standard altamente isolato. Il progetto SolarChill ha condotto simulazioni al computer che hanno determinato che i bauli prodotti in massa piu' efficienti presenti sul mercato per la conservazione dei vaccini erano quelli con un isolamento con 100mm di poliuretano.

Il volume netto dello scomparto dei vaccini e' di circa 50 litri. Lo scomparto e' separato dal blocco di ghiaccio immagazzinato. Durante il giorno, la convezione forzata raffredda il vaccino. Se la temperatura dello scomparto (baule) diventa troppo fredda durante il giorno, un piccolo elemento elettrico mantiene il vaccino al di sopra della temperatura di congelamento. Un termostato controlla il dispositivo di riscaldamento. Di notte, il vaccino viene mantenuto freddo attraverso la convezione naturale proveniente dallo scompartimento del ghiaccio.     

Conclusione: i soci della SolarChill pensano che questa tecnologia apparira' sul mercato nel 2007. I soci accettano di rispondere a qualsiasi domanda da parte dei produttori interessati alle tecnologie innovative. I soci invitano a partecipare anche le organizzazioni interessate a questa soluzione positiva dal punto di vista ambientale e della salute, come agenzie governative, private, per la salute o fondazioni private, NGO. Per ulteriori informazioni, visitate il sito www.solarchill.org .

Il presidente indiano ha accettato di installare uno delle unita' SolarChill nel palazzo presidenziale di Nuova Delhi. E' stato installato a partire dal mese di novembre del 2006.

Il contributo del SolarChill agli obiettivi del nuovo millennio

Al Summit del Millennio delle Nazioni Unite, i capi di governo hanno deciso di fissare un numero di obiettivi tesi a combattere la poverta', la fame, le malattie, l'analfabetismo, il degrado ambientale e la discriminazione contro le donne. Posti nel cuore dell'agenda, ora sono definiti come gli obiettivi per lo sviluppo nel nuovo millennio (MDG - Millenium Development Goals). I soci si sono avvicinati al SolarChill al fine di tradurre le promesse MDG in realta'. Il progetto si rivolge a diversi MDG:

- Obiettivo 4: ridurre la mortalita' infantile. Contribuendo alla conservazione dei vaccini nei paesi in via di sviluppo, aiutera' a realizzare l'obiettivo di ridurre di 2/3 la mortalita' dei bambini al di sotto dei 5 anni.

- Obiettivo 7: assicurare una protezione dell'ambiente: evitando l'utilizzo di sostanze che danneggiano lo strato dell'ozono e le emissioni di gas ad effetto serra. Le unita' SolarChill contribuia' a migliorare a lungo termine l'ambiente.

- Obiettivo 8: Sviluppo di una partnership globale per lo sviluppo: il SolarChill è stato sviluppato da una partnership tra pubblico e privato che diffonde i benefici delle nuove tecnologie nel settore pubblico.

Didascalia disegno sezione refrigeratore

Diagramma del concetto base di un refrigeratore vaccini

1. Parete con un isolamento di 100 mm
2. Pacchi di vaccini in 3 cestini
3. Condensatore integrato

4. Coperchio (isolamento di
100 mm)
5. Parete interna isolata
6. Elemento elettrico di riscaldamento, termostato controllato dalla temperatura alla base della scatola
7. Evaporatore (filo sul tubo) e pacchi di ghiaccio
8. Umidificatore
9. Compressore