Bij Bömer staan we vierkant achter de explosiedriehoek

‘Ontploffen’ doen we allemaal wel eens. Bijvoorbeeld wanneer je laptop de geest geeft, iemand je beledigt of een scheidsrechter je favoriete club benadeelt. De schade blijft doorgaans beperkt tot een scheldkanonnade en een verhoogde hartslag. Bij chemische explosies is dat uiteraard een heel ander verhaal. Daarom is het belangrijk te weten welke stoffen allemaal explosief zijn. En dat zijn er meer dan je wellicht zou denken.

Volumevergroting

Om dit beter te begrijpen, is het goed om eerst te definiëren wat een explosie nou precies is. Een explosie is een zodanig snelle volumevergroting dat er een drukgolf ontstaat die we ervaren als een knal. Die volumevergroting kan veroorzaakt worden door plotselinge temperatuurtoename of het vrijkomen van gassen met een groot volume. Of een combinatie van beide. In het algemeen (maar niet noodzakelijk) is de oorzaak een chemische (exotherme) reactie. Door de plotselinge volumetoename ontstaat een drukgolf die tot grote schade kan leiden.

Verbrandings- of oxidatiereacties

Bij ‘insluiting’ is die schade extra groot, omdat de druk dan sneller oploopt, want hoe sneller de volumevergroting verloopt, hoe groter de explosie. De reacties die leiden tot een explosie moeten in het algemeen in gang gezet worden (‘ontstoken’). Dat kan al door een geringe aanraking (bijvoorbeeld bij joodstikstof) of een stoot of wrijving (bij nitroglycerine), maar ook door statische elektriciteit, ionische straling en zelfs ultrageluid. In sommige gevallen is er een kleine explosie van ander materiaal voor nodig. Vaak gaat het om verbrandings- of oxidatiereacties en is zuurstof uit de lucht een van de reactanten. Zeker bij onbedoelde explosies.

Drie ingrediënten

Daar waar het juist wél de bedoeling is een explosie te veroorzaken, kan het bij elkaar brengen van twee reactanten doelmatiger zijn. Maar ook bij industriële veiligheid kunnen er andere oorzaken zijn van een explosie, zoals vlambogen in elektrische installaties. In de dagelijkse praktijk van de procesindustrie gaat het echter meestal om verbrandingsreacties, waarvoor drie ingrediënten nodig zijn: brandstof, zuurstof en een ontstekingsbron. Alleen wanneer alle drie aanwezig zijn, is een explosie mogelijk. Dit wordt vaak weergegeven als de ‘explosiedriehoek’. Wordt één van deze drie elementen weggenomen, dan zal er geen explosie ontstaan. Op deze gedachte is de regelgeving omtrent explosieveiligheid gebaseerd.

Gevarenzones

Concreet betekent dit dat alle brandbare stoffen in alle verschijningsvormen (gas, vloeistof/nevel of vast/stof) explosiegevaarlijk zijn. Indeling in gevarenzones vindt plaats op basis van de kans dat er een brandbare stof aanwezig is (zone), het gemak waarmee die stof ontsteekt (gas/stofgroep) en de zelfontbrandingstemperatuur (temperatuurklasse). Of een ontsteking daadwerkelijk leidt tot een steekvlam of explosie hangt af van de snelheid waarmee de volumetoename plaatsvindt (de stofeigenschappen), de mengverhouding met zuurstof en de omgeving. Om die reden zal ontbranding in een gesloten ruimte, met een grote drukopbouw, sneller tot een explosie leiden dan in vrije (buiten)ruimte waar het mogelijk blijft bij een steekvlam.