Over verbranden van propaan gesproken

OVER VERBRANDEN VAN PROPAAN GESPROKEN Blootstelling aan koolmonoxide

DOOR PETER SMITS

TEN TIJDE VAN HET VERSCHIJNEN VAN DIT ARTIKEL, IS HET BALLONSEIZOEN ZO GOED ALS VOORBIJ. GOED OM EENS TERUG TE KIJKEN, MAAR DAN WEL MET MEDISCHE BRIL OP. HET IS 5 APRIL 2022: PILOT SAFETY TRAINING IN WOERDEN. WE WAREN MET VELE GELIJKGESTEMDEN. IN EEN OPEN GESPREK KWAM VANUIT DE GROEP HET VOLGENDE: “TEGEN HET EINDE VAN HET BALLONSEIZOEN VOEL IK ME VAAK MOE/ SLOOM/NIET ALERT”.

De hele groep lacht een beetje. “Dat is de leeftijd” en “je hebt te hard gewerkt”. Maar het lachen verstomt enigszins zodra iedereen het tot zich laat doordringen. Ja, daar zeg je zoiets. We doen, laten we zeggen 50 vaarten per seizoen, met telkens een deflation aan het einde. Als piloot sta je vaak in de warme lucht, die uit de enveloppe komt. Ho ho, warme … LUCHT ..? Is dat wel lucht? Daar gaat dit artikel over. Wat zit er in de enveloppe? Of beter nog, wat komt er uit de enveloppe en wat betekent dat voor onze gezondheid?

Werkwijze

We verwarmen de lucht in de enveloppe door er een vlam onder te houden. Tegelijkertijd pompen we ook de afvalgassen van die vlam in de enveloppe. Om een antwoord te vinden op de vraag in de vorige alinea heb ik eerst op internet gezocht, op onderwerpen als ‘propaan’ en ‘verbranding’. Er bleek veel goede informatie over te vinden. Vervolgens heb ik diverse instanties in Nederland benaderd en ze diverse vragen voorgelegd. En uiteraard heb ik me afgevraagd wat e.e.a. betekent in de praktijk; daarvoor is een praktijkproef uitgevoerd. De informatie in dit artikel is verzameld via internet, het NVIC (Nationaal Vergiftigingen Informatie Centrum, divisie Vitale Functies), de GGD en een meetproef uitgevoerd door de brandweer. Tenslotte heeft een arts Spoed Eisende Hulp het artikel nagelezen en gecontroleerd op correctheid.

Propaan

Wat komt er vrij wanneer je propaangas verbrandt? Op de eerste plaats: warmte. Eén liter gasvormig propaan geeft 6000 Kcal = 25,12 Mega Joule (MJ) warmte. De maximale vlamtemperatuur van propaan is 2810°C. Onze verbranding geeft ongeveer 1600°C temperatuur.

Verbranding heeft zuurstof nodig. Die zuurstof wordt direct uit de omgeving aangezogen. De ideale gas-zuurstof verhouding is 4,3 : 1. Dus 4 liter gas heeft 1 liter zuurstof nodig. Dat is geen probleem omdat we uiteraard in de open lucht zitten. Bij (onvolledige) verbranding van propaan komen tevens diverse gassen vrij. Is 1600 graden ‘onvolledig’?

Onvolledige verbranding

Bij verbranding ontstaat er een omzetting van C3H8 (propaan) en O2 (zuurstof) in CO2 (kooldioxide) en H2O (water) en de eerder besproken warmte. Bij onvoldoende toevoer van verse lucht (zuurstof) kan, net als bij aardgas, door onvolledige verbanding het giftige en reukloze CO (koolmonoxide) en C (koolstof) ontstaan (bron: www.propaan.info).

Onze branders produceren geen volledige verbranding. Hoe kunnen we dat constateren? Bij een volledige verbranding ontstaan geen afvalstoffen, zoals CO, en zou een witte enveloppe van binnen niet bruin mogen worden. Met dat als uitgangspunt, lijkt het er dus op dat we het in de richting van onvolledige verbranding moeten zoeken, waar o.a. CO bij vrijkomt. Want heeft u al eens een perfect witte enveloppe van een paar jaar oud gezien? Hoe zit het dan met ons zelf? Terug naar het internet. Ik ontdekte een goede Belgische gezondheidssite, gezondheidswetenschap.be. Hierin zoek ik naar CO-klachten en kom het volgende tegen:

Bij een blijvende blootstelling aan CO merk je ook volgende symptomen op: - Je bent snel kortademig bij inspanningen. - Je voelt je zwak. - Je bent verward. - Je bent aanhoudend vermoeid en ervaart daar psychische gevolgen van.

Een ernstige CO-vergiftiging herken je aan: - rode verkleuring van de lippen en het gezicht (vooral de wangen), maar dat is zelden waarneembaar; - stuipen; - bewustzijnsverlies tot coma; - hartritmestoornissen, vooral een onregelmatige en snelle hartslag; - afsterven van hartspierweefsel (hartinfarct met pijn op de borst); - opstapeling van vocht op de longen (longoedeem), waardoor je in ademnood raakt; - soms roze-achtig opgehoest schuim. Ademt een persoon niet meer? Dat kan een eerste teken zijn van een snel optredende en ernstige CO-vergiftiging, als gevolg van zeer hoge CO-concentraties. Door een CO-vergiftiging kan je omkeerbare, maar soms ook permanente hersenschade oplopen.

CO-klachten. Bron: www.gezondheidswetenschap.be

Dat gaat wel heel hard, met “ademt niet meer”. Even rustig aan. Een adviseur gevaarlijke stoffen van de GGD noemt ook de eerdergenoemde gassen die vrijkomen en meldt dat CO in een afgesloten ruimte gevaarlijk kan zijn, maar dat CO in de buitenlucht weinig relevante blootstelling geeft en zeker niet tot chronische en hoogstwaarschijnlijk ook niet tot acute/kortstondige klachten leidt. Bij typische acute CO-klachten moet je denken aan bewustzijnverlies (bij zeer hoge concentraties binnenshuis) en hoofdpijn / duizeligheid. Mijn zoektocht brengt me vervolgens bij het NVIC (Nationaal Vergiftigingen Informatie Centrum, divisie Vitale Functies). Ik heb via email veel informatie in de vorm van brochures van hen mogen ontvangen. Er is op diverse vlakken onderzoek gedaan wat de invloed van CO en CO2 is op de mens. Dit resulteerde in de brochure ‘Gezondheidsrisico´s door lage concentraties koolmonoxide’. In deze brochure komt aan bod: • Giftige werking en veilige niveaus. • Omvang van blootstelling en gezondheidsschade. • Recente beschermingsmaatregelen. • Advies voor aanvullende maatregelen. • Literatuur.

Ik zal niet de volledige brochure citeren, maar volsta met enkele relevante zaken, om informatie te geven over deze vorm van vergiftiging. Voor zover bekend sterven in Nederland jaarlijks 5-10 mensen aan een koolmonoxidevergiftiging, worden er ongeveer 200 in het ziekenhuis opgenomen en enkele honderden behandeld op de afdeling spoedeisende hulp. Oorzaak is vooral de overschrijding van het aantal parts per million (25). Bij een slecht werkende CV installatie bijvoorbeeld, kan het aantal parts per million oplopen tot 30.000.

Ppm als maat voor de concentratie koolmonoxide in de lucht

De concentratie koolmonoxide in de lucht wordt vaak weergegeven in ppm, parts per million. Een koolmonoxideconcentratie van 1 ppm wil zeggen dat één op de miljoen gasmoleculen in de lucht een koolmonoxidemolecuul is. De meeste andere moleculen in de lucht zijn stikstof, zuurstof en kooldioxide. Volgens het Internationale Stelsel van Eenheden (SI-stelsel) verdient het aantal milligram koolmonoxide per kubieke meter lucht (mg/m3) als uitdrukkingsmaat de voorkeur. De commissie gebruikt in haar advies echter ppm, omdat koolmonoxidemelders meetwaarden in ppm weergeven. Een koolmonoxideconcentratie van 1 ppm komt overeen met 1,165 mg/m3 (bij 760 mm kwikdruk en 20 °C).

PPM als maat voor de concentratie CO in de lucht. Bron NVIC / Gezondheidsraad, brochure ‘Gezondheidsrisico´s door lage concentraties koolmonoxide’

In eerste instantie dacht men dat koolmonoxide schadelijk was omdat het gas zuurstofgebrek in weefsels en organen veroorzaakt. De laatste jaren is echter duidelijk geworden dat ook andere werkingsmechanismen een rol spelen, die ook bij lage blootstelling gevaar kunnen opleveren. De eerdere symptomen heb ik al besproken, maar laten we eens naar de nieuwe inzichten kijken. Koolmonoxide bindt zich krachtig aan heemgroepen (in ons bloed, organische ijzerverbindingen). Kort gezegd; daar waar een koolmonoxidedeeltje zit kan geen zuurstofdeeltje zitten. Het bloed bevat dan minder zuurstof waardoor alles in ons lichaam slechter functioneert. Onderstaande afbeelding geeft deze verbindingen globaal weer.

Deze nieuwe inzichten maken het steeds duidelijker dat de giftige werking van koolmonoxide complexer is dan gedacht. Bij lage blootstelling treden dus ook al gezondheidseffecten op. Daarnaast spreekt men over diverse NEN normen, maar die zijn vooral van toepassing op installaties in woningen en andere gebouwen (is onze brander ook niet een soort CV ketel ..?). Daaraan gelinkt vond ik onderstaande tabel van de GGD, die aangeeft welke maatregelen te nemen zijn bij welke CO-concentratie. Boven de 100 ppm: direct het pand ontruimen. Dat is wat wij ook moeten doen, zo blijkt uit onderstaande praktijktest: de mand ontruimen en weglopen van de enveloppe.

GGD-RICHTLIJN VOOR MEDEWERKERS DIE KOOLMONOXIDE IN EEN WONING DETECTEREN

Concentratie koolmonoxide in woning Te nemen maatregelen

Enkele ppm

10-25 ppm

25-50 ppm

50-100 ppm

Boven 100 ppm Extra metingen en bronopsporing (tenzij rookgedrag of kaarsen bron); adviezen over ventilatie en onderhoud verbrandingstoestel

Altijd extra metingen en bronopsporing; adviezen over ventilatie en gebruik en onderhoud verbrandingstoestel

Direct ingrijpen (binnen 30 minuten): ventileren, verbrandingstoestellen uitschakelen; bronopsporing door KIWA Gas Technology (inpandige bron) of milieudienst (externe bron)

Direct ingrijpen (binnen 15 minuten): ventileren, verbrandingstoestellen uitschakelen; zo nodig pand ontruimen; bronopsporing door technisch bedrijf (inpandige bron) of milieudienst (externe bron)

Pand ontruimen; hulpdiensten waarschuwen

GGD-richtlijn voor medewerkers die koolmonoxide detecteren. Bron NVIC / Gezondheidsraad, brochure ‘Gezondheidsrisico´s door lage concentraties koolmonoxide’ en Kerkhoff RLH, Boels EL, ‘GGD-richtlijn medische milieukunde: koolmonoxide in woon- en verblijfsruimten’. Bilthoven: RIVM, 2008; 609330006/2008.

Praktijktest

Tijd voor een volgende stap: de brandweer. Ik zocht contact met onze veiligheidstrainer Rinus Verhees en hij heeft zijn contacten bij de brandweer aangesproken. Tijdens een van mijn vaarten is Rinus ingestapt en heeft tijdens het inflaten, de vaart en het deflaten diverse metingen van CO-concentraties verricht. Het gebruikte meetapparaat is een Honeywell BW Max XTII. Dit apparaat heeft geen oneindig meetbereik: boven een bepaalde grenswaarde gaat het alarm af. Via internet kun je diverse brochures over dit apparaat vinden.

De referentiewaarden die de Wereld Gezondheid organisatie hanteert zijn: • 9 ppm: maximale aanvaardbare concentratie • 26 ppm: max. 1 uur in verblijven • 60 ppm: max. 30 minuten in verblijven • 100 ppm: max. 15 minuten in verblijven • 200 ppm: verschijnselen Hoofdpijn, duizeligheid en vermoeidheid • 400 ppm: intense hoofdpijn en levensgevaar na 3 uur • 800 ppm: bewustzijnverlies en na 2 a 3 uur overlijden • 1600 ppm: na 20 minuten overlijden Ppm betekent als eerder aangegeven ‘parts per million’, dit is de meeteenheid voor giftige concentraties. De bevindingen van Rinus bij de metingen van CO-concentraties tijdens een ballonvaart op 6 juli 2022 (gemeten tijdens zowel het opstijgen, de vaart als het leeglopen) zijn als volgt: wanneer de brander in werking is, is de concentratie in de mand 88 ppm en zodra de brander uit is, loopt de concentratie direct terug naar 0 ppm, omdat de buitenlucht meteen ventileert. Dit betekent dat de brander ongeveer 20 minuten continue kan branden zonder enige schadelijke gevolgen. Bij het leeglopen van de enveloppe ging de meter echter meteen in de alarmstand, bij 100 ppm. Dit alarm betekent voor de brandweer dat er dan aan slachtoffers ademlucht gegeven wordt om schadelijke gezondheidsproblemen te voorkomen - ook als er wordt geventileerd.

Voorzichtige conclusie

Vanaf 100 ppm springen de rode alarmlampen van de meter aan ten teken dat het gevaarlijk is, aldus Rinus Verhees. Ik kan jullie vertellen dat ik ervan geschrokken ben. Mijn advies is om hier rekening mee te houden en geen passagiers na afloop in je gigantische ballon te laten lopen (wel leuk voor de foto, maar niet voor de gezondheid) en de crew te instrueren zo min mogelijk bij de uitstroom van de enveloppe te verblijven. Je kunt beter bij het koud inflaten, aan het begin van je vaart, je passagiers een dergelijke foto laten maken, indien gewenst. Ik zal zelf in ieder geval niemand meer na afloop in de warme ballon laten voor een foto, en blijf zelf na de landing niet langer in de mand dan noodzakelijk.

Tenslotte

Collega’s, mag ik zo vrij zijn te concluderen dat we een mogelijk aandachtspunt te pakken hebben? Wie kan garanderen dat onze branders een 100% verbranding hebben? Mijn nieuwe wit/rode ballon begint van binnen al wat bruinig te worden. Dat kan alleen maar door aanslag van rookgassen komen, terwijl ik gewoon propaan gebruik. Dit doet me overigens den-

ken aan een vaart die ik mee mocht maken in Metz, met een LPG-gestookte brander. Alles was zwart, branders, enveloppe en ik ook :-) nou ja, een beetje.

Als ik het bovenstaande goed gelezen en geïnterpreteerd heb, dan ontstaat bij onze verbranding CO. Maar we zitten in de buitenlucht en er is dus verse lucht genoeg; dat zou niet tot klachten moeten leiden. Zeker niet tijdens de vaart. Toch een aandachtspunt of een advies: zorg dat je niet iedere dag bij het deflaten in de opening staat en dus de warme afvalgassen gecombineerd met lucht inademt. Na de landing: veilig stellen van passagiers en materiaal. Stap daarna uit je mand en weg van de enveloppe-opening. Geef de enveloppe de tijd om leeg te lopen, zonder dat jij of crew in de opening of bij de parachute staat. Terugkomend op de vraag die opkwam tijdens het veiligheidsseminar, is de voorzichtige conclusie dat het onwaarschijnlijk is dat de vermoeidheidsklachten komen door CO-blootstelling tijdens of na het ballonvaren. Wel kunnen we concluderen dat de verwarmde lucht in de ballon ongezond is en een erg hoog gehalte koolmonoxide bevat, waardoor het onverstandig is om na de landing in of nabij de warme lucht te staan van een leeglopende ballon.

Reactie Marion Schaap, Arts Spoed Eisende Hulp ETZ Tilburg, op de inhoud van het artikel:

“Ik denk dat het een prima artikel is en dat de eindconclusie valide is. Als er zulke hoge concentraties CO worden gemeten, is het raadzaam daaruit weg te blijven. Ondanks dat het ballonvaren een buitensport is, zijn er duidelijke momenten beschreven die een hoge tot zeer hoge concentratie aan CO laten zien. Wellicht is verder onderzoek aangewezen en kan er nog gekeken worden naar de mate van (on)verbranding van verschillende branders onderling; al is dat zeker niet mijn expertise. Wat ik wel weet als SEH-arts is dat hoge concentraties CO (levens)gevaarlijk zijn en dat ook langdurige blootstelling aan minder hoge concentraties vermeden dient te worden”.

Met dank aan Rinus Verhees en Marion Schaap. Bronnen: www.gezondheidswetenschap.be | https://www.henw.org/ artikelen/koolmonoxidevergiftiging | www.safetypro.nl | www.veiligheid.nl | www.gezondheidsraad.nl: hier kan tevens de gemoemde NVIC-brochure worden gedownload, of stuurt u mij een e-mailtje, dan stuur ik deze naar u op: peter@yps.be.