Il y a deux façons principales de préserver la température dans les plages requises pour les vaccins :
- Conserver les vaccins dans un récipient capable de produire du froid en continu par lui-même (c'est-à-dire un réfrigérateur électrique).
- Conserver les vaccins dans un conteneur avec un matériau capable d'émettre du froid pendant un certain temps (c'est-à-dire une boîte chargée de glace).
La première méthode est appelée chaîne du froid active, car le conteneur produit « activement » le froid requis. Ces dispositifs sont communément appelés unités de réfrigération. Ils comprennent : les réfrigérateurs, les congélateurs, les chambres froides et les climatiseurs. Ils sont surtout utilisés pour le stockage.
La deuxième méthode est appelée chaîne du froid passive, car le conteneur est passif et ne retient le froid que de l'article stocké proprement dit. Ces dispositifs sont communément appelés boîtes isothermes ou conteneurs de transport isolés ou conteneurs passifs. Ils comprennent : des boîtes réfrigérées, des porte-vaccins et des boîtes isolantes. Ils sont surtout utilisés pour le transport.
La chaîne du froid active nécessite un approvisionnement régulier en énergie, tandis que la chaîne du froid passive nécessite un approvisionnement continu en froid, normalement de la glace d'eau, de la glace au dioxyde de carbone (également appelée "glace sèche") ou des packs de glace réfrigérés ou congelés.
Chaîne du froid active
Les dispositifs actifs de la chaîne du froid utilisent des systèmes mécaniques ou électriques, alimentés par une source d'énergie, combinés à un contrôle thermostatique pour maintenir les températures souhaitées.
Les principales technologies utilisées pour produire du froid sont la compression, l'absorption, l'alimentation par batterie solaire et l'entraînement solaire direct.
Réfrigérateurs à compression
Aussi appelés « réfrigérateurs sur secteur », ce sont les modèles les plus utilisés. Ils fonctionnent uniquement à l'électricité. Ces modèles consomment peu d'énergie, nécessitent peu d'entretien, produisent rapidement des quantités importantes de froid et sont faciles à réparer. Ils sont équipés d'un thermostat permettant de régler la température souhaitée.
Les réfrigérateurs de stockage de vaccins sont conçus pour fonctionner dans différentes conditions climatiques ; certains modèles ne nécessitent que huit heures d'énergie par jour. Ils sont construits avec une double paroi et un revêtement interne de glace entourant la zone de stockage des vaccins. Les blocs de glace congelés maintiennent la température en dessous de +8°C en cas de manque de courant externe ou de panne d'électricité. Ils sont connus sous le nom de « réfrigérateurs à paroi de glace » (ILR).
Les réfrigérateurs à compression sont chargés d'un agent réfrigérant qui, sous forme gazeuse, est pompé par un compresseur vers le condenseur où il se forme en liquide. Ce liquide vaporise ensuite dans l'évaporateur, captant la chaleur et refroidissant ainsi l'air ambiant. Le gaz retourne au compresseur pour recommencer le cycle, tant que le thermostat maintient le circuit fermé et le compresseur en marche.
Il existe quatre types de réfrigérateurs et de congélateurs à compression : (1) Réfrigérateur uniquement, (2) Congélateur uniquement, (3) Réfrigérateur et congélateur (avec différents compartiments), et (4) Réfrigérateur ou congélateur (l'unité entière est utilisée soit comme réfrigérateur soit comme congélateur).
Réfrigérateurs à absorption
Ces types de dispositifs tirent leur énergie du kérosène ou du gaz (butane ou propane) normalement combiné à une autre connexion électrique. L'agent réfrigérant utilisé dans ces appareils est une solution d'eau, d'ammoniac, d'hydrogène avec une petite quantité d'anticorrosion. Le circuit de refroidissement est fermé ; il n'est donc pas possible de le remplir ou de le réparer en cas de fuite.
Ils conviennent aux situations où l'électricité n'est pas disponible ou fiable, mais où les frais d'exploitation sont élevés en raison de la consommation continue de combustible et où il peut être difficile de contrôler la température dans les paramètres recommandés. En outre, les réfrigérateurs à absorption sont moins efficaces sur le plan énergétique, produisent moins de froid, sont plus lents, moins écologiques et contribuent aux gaz à effet de serre.
Pour toutes les raisons mentionnées ci-dessus, certaines agences ne recommandent plus l'achat de réfrigérateurs à absorption, préférant les systèmes à énergie solaire. Toutefois, ce type d'appareils est encore utilisé dans certaines régions reculées.
Modèles alimentés par des batteries solaires
Les réfrigérateurs solaires sur batterie ont été introduits comme alternative aux réfrigérateurs à absorption. Ils constituent une solution aux problèmes de stockage des vaccins dans des endroits sans électricité fiable ou ayant des problèmes d'électricité.
Dans les réfrigérateurs solaires sur batterie, l'énergie passe des panneaux solaires à la batterie via un contrôleur de charge, qui libère également l'énergie des panneaux ou des batteries vers le réfrigérateur. En l'absence de lumière solaire pendant les jours nuageux ou la nuit, le réfrigérateur dépend de l'énergie stockée dans les batteries au plomb. Dans ces appareils, l'énergie est utilisée pour faire fonctionner un compresseur à courant continu, poussant le réfrigérant à travers le système de refroidissement, suivant un cycle similaire à celui de tout autre réfrigérateur à compression.
Toutefois, l'expérience acquise au fil du temps a montré que cette technologie est plus coûteuse que les options à absorption et alimentation par le réseau. En outre, le degré de fiabilité de l'énergie solaire diminue car les batteries au plomb nécessitent un entretien, sont souvent utilisées à d'autres fins et doivent être remplacées tous les trois ans environ. De plus, les batteries contiennent des matières toxiques dont il est difficile de se débarrasser en toute sécurité.
Modèles solaires à entraînement direct
Les modèles à entraînement solaire direct (SDD) éliminent la dépendance aux batteries utilisées pour alimenter les réfrigérateurs solaires. L'énergie est directement fournie par les panneaux solaires : lorsqu'une quantité suffisante de lumière est captée, un compresseur à courant continu pousse le réfrigérant à travers le système de refroidissement pour former de la glace dans un compartiment séparé de l'unité de stockage des vaccins. Cette banque de glace sert à stocker l'énergie thermique plutôt que l'énergie chimique, ce qui permet de garder le réfrigérateur froid même en l'absence de soleil.
Il existe deux catégories de réfrigérateurs SDD : ceux qui sont entièrement sans batterie et ceux qui utilisent une batterie auxiliaire plus petite pour assister les ventilateurs et les commandes. Les batteries auxiliaires utilisées dans les réfrigérateurs SDD doivent être remplacées à terme et la planification du projet doit tenir compte de ce coût et de cette considération. Toutefois, les batteries auxiliaires sont beaucoup plus petites et moins coûteuses que celles utilisées pour alimenter les moteurs des compresseurs dans les systèmes à batterie de première génération.
Chaîne du froid passive
Les dispositifs passifs de la chaîne du froid ne produisent pas de froid mais peuvent maintenir la température pendant un temps limité. Les solutions passives sont principalement utilisées pour maintenir les vaccins au froid pendant le transport. La technologie est assez simple et nécessite peu de compétences : des paquets pré-refroidis (normalement avec de l'eau, du dioxyde de carbone ou du gel congelés) sont placés dans une boîte isolée contenant les vaccins.
Il existe deux principaux types de dispositifs : les conteneurs réutilisables (boîtes réfrigérées et porte-vaccins) et les boîtes jetables.
Boîtes réfrigérées - Les conteneurs réutilisables isolés qui sont chargés de packs de réfrigérants sont utilisés pour transporter les vaccins entre les différents dépôts de vaccins ou vers les établissements de santé. Ils sont également utilisés pour conserver temporairement les vaccins lorsque le réfrigérateur est hors service ou en cours de décongélation.
La capacité de stockage des boîtes réfrigérées pour les vaccins varie entre 5 et 25 litres et leur durée de réfrigération peut varier d'un minimum de 48 heures à un minimum de 96 heures (appelées respectivement boîtes réfrigérées « courte portée » et « longue portée »).
Porte-vaccins - Conteneurs réutilisables isolés qui, lorsqu'ils sont doublés de packs réfrigérants, gardent les vaccins (et les diluants) au froid pendant le transport des établissements de santé avec réfrigération vers les sites de vaccination où la réfrigération et la glace ne sont pas disponibles. Ils sont plus petits que les boîtes réfrigérées et donc plus faciles à transporter par un seul agent de santé se déplaçant à pied ou par d'autres moyens, où la durée du transport et l'activité de vaccination combinées vont de quelques heures à une journée entière. La capacité de stockage des porte-vaccins est comprise entre 0,1 et 5,0 litres.
Boîtes isolantes jetables - (également appelées conteneurs d'expédition isolés) Conteneurs isolés, fabriqués en carton ou en mousses moulées telles que le polyuréthane, le polyéthylène ou le polystyrène expansé (EPS). Certains sont conçus pour un usage unique, tandis que d'autres sont réutilisables. Ils sont utilisés pour le transport des vaccins sur de longues distances. Normalement utilisés pour la livraison des produits des fournisseurs centraux aux principaux magasins de vaccins. Leur capacité de stockage, leur plage de température, leur durée de réfrigération et leur résistance varient selon les solutions : certaines solutions sont adaptées au transport routier avec des temps d'attente de 36 à 48 heures, tandis que d'autres conviennent au transport aérien avec des temps d'attente allant jusqu'à 120 heures. L'une des principales préoccupations liées aux boîtes en carton isolant jetables est leur durée de vie à usage unique et leur composition matérielle peu coûteuse en PSE et en packs de gel à base d'eau, rarement recyclables.
