Zuurstofgebrek voel en ruik je niet

‘Het is triest, maar er gebeuren steeds opnieuw ernstige ongelukken omdat bemanningsleden afdalen in een besloten ruimte op een schip zonder eerst het zuurstofgehalte te meten', zegt Peter Nitzsche, docent haven en veiligheidsopleidingen aan het Scheepvaart en Transport College (STC) in Rotterdam. Niet alleen ladingtanks, ballasttanks en beunen, ook kettingbakken, laadruimen of een afgesloten voorpiek kunnen zo zuurstofarm zijn dat een bemanningslid in zo'n ruimte het bewustzijn verliest.'

Docent haven en veiligheid bij het STC, Peter Nitzsche. (Foto Hans Heynen)

1/3

Gerelateerd nieuws

Sao-Maï plooit tijdens laden brammen

Boot Holland opent watersportseizoen

Greenstream Tanker superschoon

Aan de reis: Moeilijke markt

Meer over

Techniek

Door Hans Heynen
Op de 3 september gehouden CBRB praktijkmiddag over het transport van gevaarlijke stoffen per binnentankvaart en het nieuwe ADN 2011, noemde Nitzsche als voorbeeld een ongeval op een zeeschip, waar een matroos alleen afdaalde in een tank waar eerder nylonzout in had gezeten. Hij wilde snel even een Bahco te pakken die hij in de tank had laten vallen.

• Kort afdalingen in tank of ruim kosten jaarlijks mensenlevens

• ‘Vaak geen meting door tijdsdruk en gemakzucht' 

Nylonzout valt niet onder een gevarenklasse. De stuurman had die ochtend tegen de bootsman gezegd dat men veilig kon afdalen, aangezien de tank al 24 uur werd belucht. Controle met meetapparatuur leek de stuurman niet nodig. Dat bleek een fatale vergissing. De matroos verloor onder aan de trap het bewustzijn. De bootsman miste hem al snel en zag hem onder aan de trap liggen. Hij sloeg alarm en bemanningsleden met persluchtflessen daalden enkele minuten na de ontdekking af in de tank. Het lukte echter niet meer om de matroos te reanimeren, waarop iemand zijn vrouw en twee kinderen moest gaan vertellen wat er was gebeurd.

Onvoorspelbaar
‘Tijdsdruk, gemakzucht en stoerdoenerij zijn redenen waarom het zuurstofgehalte soms niet wordt gemeten', zegt Nitzsche. ‘Dat gaat 999 keer goed, maar de 1000ste keer gaat het mis. Zuurstof of het gebrek daaraan ruik je niet. Wanneer er geen zuurstof in de lucht zit merk je niets. Je ademt gewoon door. Omdat het hart het zuurstofrijke bloed vanaf je longen als eerste naar de hersenen stuurt, valt het bewustzijn ook als eerste uit wanneer er geen zuurstof in de ingeademde lucht zit. Je valt gewoon om.'

Het is volgens Nitzsche niet te voorspellen hoe hoog het zuurstofgehalte op een bepaald moment is in een tank of beun. ‘In modderig ballastwater zit veel organisch materiaal. Achtergebleven organisch materiaal op de bodem van een lege ballasttank kan veel zuurstof verbruiken. Ook oxidatieprocessen verbruiken zuurstof. Wanneer je roest op de stalen wanden ziet is het oppassen geblazen, helemaal wanneer de roest zwarte plekken vertoont. Die duiden op een zuurstoftekort. Bij normale oxidatie vormt zich altijd bruine roest.' Vier metaalmoleculen reageren dan met drie zuurstofmoleculen (4Fe+3O2 wordt 2Fe2O3). Bij een tekort aan zuurstof verbinden twee metaalmoleculen zich met 2 zuurstofatomen (2Fe+2O wordt 2FeO), wat zwarte roest oplevert.

Buiten adem
Op droge-ladingschepen kan broei in organische ladingen de zuurstof in een laadruim opmaken. Te denken valt aan houtpulp, vochtige maïs, turf, sojaschroot en petcokes. ‘Met petcokes is nog niet zo lang geleden een ernstig ongeluk gebeurd op een bulkcarrier', vertelt Nitzsche. ‘De temperatuur in de ruimen moest worden gemeten voor controle op broei. Aangezien niemand daar trek in had, werd een stagiair de ruimen in gestuurd. Toen hij het op één na voorste ruim instapte ging hij onderaan de trap liggen. De tweede stuurman, die hem boven bij het luik in de gaten hield, schrok zich rot. Hij had geen portofoon mee en begon wild te gebaren naar de brug. De eerste stuurman begreep meteen dat er iets mis was, stormde alle trappen af en rende het hele stuk naar het voordek, waar hij buiten adem aankwam. Toen hij de stagiair zag liggen dook hij meteen het ruim in, waar ook hij bewusteloos raakte.
Toen met luchtflessen uitgeruste bemanningsleden ze uiteindelijk omhoog haalden, bleek de stuurman overleden, maar kon de stagiair, wonder boven wonder worden gereanimeerd. Die was heel rustig naar beneden gelopen. Daardoor kon zijn lichaam het langer zonder zuurstof volhouden dan de stuurman, die met kloppend hart en buiten adem was komen aanrennen. Die daalde al met een zuurstoftekort af en dat werd hem fataal.'

Teveel zuurstof ook gevaarlijk

Een overschot aan zuurstof in een afgesloten ruimte is ook gevaarlijk.

Dat kan gebeuren wanneer een zuurstoffles in een besloten ruimte leegloopt, bijvoorbeeld tijdens laswerkzaamheden. ‘Bij 30% zuurstof brand een overall net zo fel als benzine', aldus Nitzsche. ‘Een brand is dan ook nauwelijks nog te blussen, het vuur laait steeds weer op.'

Keuze uit elektrochemische of paramagnetische zuurstofmeter

ROTTERDAM
Er zijn twee soorten zuurstofmeters voor het controleren van het zuurstofgehalte in een tank of andere afgesloten ruimte. De ene werkt elektrochemisch, de andere paramagnetisch.

De elektrochemische zuurstofmeter wordt in de scheepvaart het meest gebruikt. Deze zuurstofmeter is uitgerust met een elektrochemische meetcel, ook wel microbrandstofcel genoemd. Hoe meer zuurstof het te meten luchtmengsel bevat, hoe meer stroom de micro brandstofcel produceert. De chemische omzetting is te vergelijken met de manier waarop een accu chemische energie omzet in elektrische energie. Net als bij een accu bevat de cel een anode en een kathode van lood, gescheiden door het elektrolyt. Net als bij een accu oxideert lood tot loodoxide, waarbij elektronen vrijkomen. Belangrijk verschil is, dat een deel van de voor het oxidatieproces benodigde energie, hier de zuurstof, zich buiten de cel bevindt. Wanneer zuurstof met het te meten luchtmengsel de cel instroomt, via een membraan, bepaalt de hoeveelheid zuurstof in het mengsel de hoeveelheid stroom die het celletje produceert. Dat stroompje (1 tot 200 milliwatt) laat een meter uitslaan. Hoe meer zuurstof, hoe meer stroom, hoe verder de meter uitslaat. De stroomsterkte is lineair aan het zuurstofpercentage in het luchtmengsel.

CO2 slecht
STC-docent Peter Nitzsche waarschuwde op de vorige week gehouden CBRB-bijeenkomst dat de levensduur van de elektrochemische meetcel sterk kan worden bekort door gasmengsels met een hoog CO2-gehalte de cel in te laten stromen, zoals uitlaatgassen van motoren en uitgeademde lucht. CO2 is zuur en kan de cel aantasten. ‘Je moet daarom nooit in het slangetje blazen om de cel te testen of te kijken hoe hoog het zuurstofpercentage is in je uitgeademde lucht. Je ademt lucht uit met circa 16% zuurstof en ruim 4% CO2. Met dat laatste kun je de elektrochemische cel binnen de kortste keren beschadigen.'
Volgens productmanager John Heidenreich van zuurstofmeterleverancier Inventech uit Oosterhout, valt dat wel mee. ‘Om de cel te beschadigen moeten de concentraties CO2 een stuk hoger zijn dan van uitgeademde lucht. Van echt hoge concentraties CO2 krijgt de brandstofcel wel een tik, al zal de cel zich na enige tijd, meestal een dag, grotendeels herstellen.'

Paramagnetisch
Een totaal ander apparaat om het zuurstofgehalte te meten is de paramagnetische sensor. Deze sensor maakt gebruik van een bijzondere natuurkundige eigenschap die zuurstof onderscheidt van andere gassen. Zuurstofmoleculen worden namelijk als enigen aangetrokken door een magnetisch veld. De paramagnetische sensor maakt hier gebruik van. Bij deze sensor hangt, in een magnetisch veld, een buisje met aan de uiteinden twee balletjes. Het geheel lijkt daardoor wat op een halter. Het te meten gasmengsel moet in de halter stromen. Wanneer het mengsel zuurstof bevat zal de halter door de aantrekkingskracht van deze zuurstof in het magnetisch veld gaan roteren. Een op de halter gemonteerd spiegeltje, waarop een lichtbundel is gericht, verandert daardoor van plaats, zodat de lichtbundel niet meer goed reflecteert op een lichtgevoelige fotovoltaische cel. Daardoor treedt in deze cel een spanningsverandering op. Die zorgt ervoor dat er een stroompje gaat lopen, waarmee de halter in zijn oorspronkelijke positie wordt teruggezet. De stroom die nodig is om de halter in deze nulpositie te houden is evenredig aan de hoeveelheid zuurstof in het gasmengsel en dat kan worden weergegeven op een uitleesvenster van deze zuurstofmeter.
Paramagnetische sensoren zijn over het algemeen accurater dan elektrochemische. Ze zijn geschikt voor het meten van zeer hoge en zeer lage zuurstofgehaltes, zoals na het inerten van ladingtanks. (HH)