Chemische Ingenieurwissenschaften im Alltag – Frage 84: Welches ist effektiver, die menschliche Lunge oder eine künstliche Lunge?
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Dieser Beitrag wurde zuletzt von yjqin1 am 26.09.2015 um 23:49 bearbeitet. Im Allgemeinen haben sich durch Millionen von Jahren der Evolution die Organe vieler Tiere und Pflanzen zu einem perfekten Zustand entwickelt. Sogar in der Ingenieurwissenschaft gibt es ein Fachgebiet namens Bionik. Müssen die von uns hergestellten Geräte unbedingt schlechter sein als menschliche Organe? Meine Doktorarbeit befasst sich mit der Entfernung von Ammoniak aus Abwässern mithilfe von Membrankontaktoren. Dieser Prozess ist mittlerweile vollständig industrialisiert. Es wird dabei ebenfalls Ammoniakstickstoff aus dem Abwasser entfernt, um so Schwefelsäure oder Ammoniumchlorid als Nebenprodukte zu gewinnen. Bei gleichbleibenden Investitionskosten und Mengen an Zusatzstoffen sinkt der Stromverbrauch von 15–45 kWh/m³ Abwasser auf 0,7 kWh/m³. Das ist die Magie der Membran! Tatsächlich wurden Membransysteme (Membrankontaktoren), die aus hydrophoben Polypropylen-Hohlfaser-Mikropor-Membranen hergestellt werden, ursprünglich nicht für solche „schmutzigen“ Aufgaben eingesetzt – sie dienten vielmehr dazu, Menschenleben zu retten. Membrankontaktoren werden zur Herstellung von künstlichen Lungen verwendet – das heißt, wenn ein Patient eine Herzoperation benötigt, muss die Brust geöffnet werden. Das Herz war zerschnitten und genäht worden – es schlug natürlich längst nicht mehr. Das Blut wird durch eine Pumpe zirkuliert. Aber das Blut, das aus der Aorta kommt, muss durch die Lungen fließen. Es scheint, dass man das bei Operationen nicht so machen kann – schließlich wird dabei Venenblut behandelt. Man muss daher andere Geräte verwenden, damit Sauerstoff aus der frischen Luft in das Blut gelangen kann und Kohlendioxid wieder aus dem Blut entfernt werden kann. Früher wurden solche Aufgaben mit Fülltürmen erledigt – finden Sie als Leute aus der Chemieindustrie das nicht lächerlich? Professor T. M. S. Chang von der McGill University in Kanada verwendete den oben beschriebenen Membrankontaktor anstelle eines Füllturms als künstliche Lunge bei Herzoperationen. Der Preis für eine künstliche Lunge, die in amerikanischen Krankenhäusern bei Herzoperationen verwendet wird, beträgt 3000 US-Dollar. Können Sie erraten, wie groß ein Membranmodul für eine künstliche Lunge ist? Und wie groß ist das Volumen Ihrer Lungen? Welches ist wirksamer? Warum? Das sind drei aufeinanderfolgende Fragen, die gemeinsam beantwortet werden müssen.
Diese Frage ist etwas schwierig und erfordert einen Experten, um sie zu beantworten.
Laut verschiedenen Quellen hat Medos Medizintechnik AG den höchsten Marktanteil an Membranoxigenatoren auf dem chinesischen Markt – etwa 19,7 %. Der Marktanteil von Medtronic Inc. liegt bei etwa 8,6 %. Sorin Group Italia S.r.L. hat einen Marktanteil von etwa 12,1 %. Edwards hat wiederum einen Marktanteil von etwa 17,6 %. Die übrigen Marken haben zusammen einen Marktanteil von etwa 46 %. Dabei machen die in China hergestellten Membranoxigenatoren insgesamt etwa 35 % des Marktes aus. Die inländischen Hersteller befinden sich hauptsächlich in Xi’an, Guangdong und Tianjin. Da diese Unternehmen in Bezug auf die Auswahl der Materialien sowie die Produktionsprozesse noch nicht ausgereift sind, ist die Qualität ihrer Produkte unbeständig. Mit der Inlandsproduktion von Membran-Oxigenatoren kann der Umsatz mit den dazugehörigen Produkten jährlich 40 bis 60 Millionen Yuan erreichen.
Es gibt viele Hersteller von Membran-Oxygenatoren in den USA und in Europa. Doch die Kernkomponente – die mikroporösen, wasserabweisenden Hohlfasermembranen – stammt von der Firma MEMBRANA, deren Niederlassungen in Europa und den USA diese Produkte herstellen. Für solche Membranfäden kostet es mindestens 30 Dollar pro Quadratmeter. Die inländischen Fälschungen kosten in der Regel 5 Yuan pro Quadratmeter – das ist ein Unterschied von mehr als 30 Mal. Daher schließe ich, dass auch die inländischen Hersteller von Membrandioxygenatoren importierte Membranen verwenden. Der Gesundheitsmarkt ist schwer zu betreten, wir haben nie daran gedacht, uns in diesem Bereich anzustrengen. Heute habe ich zwei Kollegen getroffen, nämlich die chinesischen Vertreter der Hersteller von mikroporösen hydrophoben Membranen – MEMBRANA und Gore. Anscheinend haben sie alle viel Geld verdient.
Lass uns noch ein bisschen plaudern. Die Internetnutzer fragen sich unweigerlich: Wenn Sie sagen, dass die von inländischen Unternehmen hergestellten Membranfäden Fälschungen sind – bezieht sich das auch auf die von Ihnen selbst hergestellten? Oder fragen: Ist es bei dir nicht genauso? Gute Frage! Die porösen Hohlfasermembranen aus Polypropylen, die von amerikanischen und deutschen Unternehmen hergestellt werden, werden mit der „Langlebigkeitsmethode“ hergestellt ； Die porösen Hohlfasermembranen aus Polypropylen, die von mehreren inländischen Unternehmen hergestellt werden, werden mit der „Lanzhou-Nudel-Methode“ hergestellt ； Die aus Polypropylen hergestellten mikroporösen Hohlfasermembranen werden mit der „Frittiermethode“ hergestellt ； Die von uns hergestellten PTFE-mikroporösen Hohlfasermembranen werden mit der „Popcorn-Methode“ hergestellt. Langlebiges Nudelgericht, Lanzhou-Lamen, Youtiao, Popcorn – das macht die Unterschiede sehr deutlich.