Hoe kan een ammoniumnitraatfabriek ineens ontploffen? Experts van het Prins Maurits laboratorium van TNO zoeken nog altijd naar de minst onwaarschijnlijke verklaring.

Op 21 september 2001 vond een enorme explosie plaats bij de chemische fabriek Grande Paroisse, aan de rand van de Franse stad Toulouse. Er vielen dertig doden, 2.500 mensen raakten gewond en de materiële schade liep in de miljarden euro’s.

Ongeveer driehonderd ton afgekeurd ammoniumnitraat was ontploft. Het effect was te vergelijken met dat van dertig tot veertig ton TNT. Maar om een explosie te veroorzaken is tevens een ontstekingsbron nodig. De grote vraag is nog altijd welke bron dat is geweest - en wie voor de aanwezigheid van die bron verantwoordelijk moet worden gesteld.

Ontzet

Misschien dat het Prins Maurits laboratorium (PML) van TNO in Rijswijk het antwoord weet. Explosieveiligheidsexperts Ronald Kersten en Alain Creemers zijn nauw betrokken bij het onderzoek. Ze zijn nog steeds diep onder de indruk: “Alleen al de afstand waarop je nog gebroken ruiten zag en deuren die eruit lagen als je van Toulouse naar het vliegveld reed. Dicht bij de rampplek stonden auto’s die total loss waren verklaard, hoewel je er op het eerste gezicht weinig aan zag. Later bleek dan de hele carrosserie ontzet te zijn.”

Die onzichtbare schade betrof niet alleen auto’s. TNO heeft onderzoek gedaan voor SNPE, een chemisch bedrijf dat naast Grande Paroisse is gevestigd en sinds de explosie stillag. “De kleinste afstand tot de explosiehaard bedroeg zes- à zevenhonderd meter. De schade aan de procesinstallaties leek gering. Maar hoe beoordeel je of het weer veilig is? Hoe weet je dat T-stukken of flenzen niet beschadigd zijn? En als het dan een proces betreft dat werkt met fosgeen, mag je dat dan nog wel toestaan?” De lokale overheid aarzelde met het geven van toestemming om de productie te hervatten en TNO werd gevraagd voor een second opinion. “Dat was een grote klus. Een deel van de processen draait weer, maar er waren stukken bij die ze niet meer mochten opstarten.”

Daarnaast is TNO ingehuurd door Grande Paroisse voor een deel van het technisch onderzoek. In Rijswijk wordt gekeken naar een mogelijk chemisch initiatiemechanisme. Is de explosie veroorzaakt door een geheimzinnige chemische reactie? Kersten en Creemers mogen er te veel over zeggen, zolang de zaak onder de rechter is. Ze laten wel doorschemeren dat het onderzoek een paar interessante inzichten heeft opgeleverd.

Misverstanden

De onderzoekers bouwen de spanning zorgvuldig op. Eerst willen ze wat ? misverstanden uit de weg ruimen. Zoals het idee dat ammoniumnitraat hetzelfde is als kunstmest. “Het is een stof die voorkomt in verschillende kristallijne vormen. De explosie-eigenschappen zijn sterk afhankelijk van de fysische eigenschappen van de stof, zoals de porositeit, de deeltjesgrootte en de dichtheid. De Nederlandse industrie richt zich op de productie van ammoniumnitraatkorrels met een hoge dichtheid.

Zulke dichte korrels zijn slechts onder zeer extreme omstandigheden te initiëren. Open, poreuze korrels met een lage dichtheid zijn een stuk gevoeliger.”

Kunstmest is per definitie een heel dichte korrel. Het product is dan ook geclassificeerd als een oxiderende stof, niet als een explosief. Kersten vertelt dat kunstmestproducenten regelmatig de veiligheid moeten laten testen: “Acht kilo kunstmest met een stikstofgehalte van meer dan 28 procent in een pijp van een meter lang. Een halve kilo TNT erbovenop en dat laten detoneren. Dan mag de kunstmest niet mee detoneren.”

In Duitsland werd aan het begin van de twintigste eeuw zelfs regelmatig dynamiet gebruikt om samengeklonterde mestkorrels los te krijgen. Dit leidde op 21 september 1921 in Oppau tot een enorme ramp.

Naast de dichte variant worden er ook poreuze korrels geproduceerd; ook wel technisch ammoniumnitraat genoemd. Gemengd met een paar procent olie wordt dit materiaal in de mijnbouw toegepast als explosief. “Dat mengsel wordt anfo genoemd, ammonium nitrate fuel oil. Maar op zich ontploft zelfs dat niet zo gemakkelijk. Je hebt altijd een ontsteker nodig om een explosie te initiëren. Het detoneert niet als je er met een hamer op slaat of er met een auto op inrijdt.

Voor de kunstmestindustrie is het heel vervelend dat vlak na de ramp geen nuance is gemaakt: was het kunstmest (hoge dichtheid), technisch ammoniumnitraat (lage dichtheid) of afval? Het product kunstmest heeft daardoor ten onrechte een heel negatief imago gekregen en heeft tot nieuwe strengere regelgeving binnen de EU geleid.”

“Het beeld is gewekt dat het bedrijf slordig is omgesprongen met veiligheid. Ondanks dat we achteraf moeten constateren dat de opslag van te recyclen materiaal te groot was en dat het beter was geweest om de verschillende stromen van recycles beter te scheiden, was de manier van werken geaccepteerd en ook gecontroleerd. Eigenlijk zijn er sinds de jaren vijftig (het moment dat kunstmest volgens een nieuwe anti-cacking procedure wordt geproduceerd) maar heel weinig ongelukken gebeurd, waarbij de kunstmest was gedetoneerd. Binnen de industrietak heeft niemand dit dan ook voorzien en men begrijpt nog steeds niet wat er precies is gebeurd.”

Vreemd

Die driehonderd ton in Toulouse was een mengsel van beide soorten ammoniumnitraat. Het ging om een opslagloods waarin partijen werden gestort die niet voldeden aan de specificaties, omdat ze bijvoorbeeld waren geproduceerd bij het opstarten of het afsluiten van het proces. Op zich kunnen deze materialen wat gevoeliger zijn geweest dan normaal. Maar het blijft vreemd dat ze ineens zijn ontploft, zonder enige waarschuwing vooraf.

“Als je kijkt naar incidenten in het verleden, dan zijn er globaal twee verschillende scenario’s”, weet Kersten. “Of het materiaal komt in een heel heftige brand terecht, terwijl het tegelijkertijd vermengd is met olie of iets dergelijks. Daar was in Toulouse absoluut geen sprake van. Of de explosie wordt geïnitieerd door een heel heftige schok, zoals indertijd in Oppau heeft plaats gehad. Maar in dit geval is dat lastig voor te stellen, tenzij je uitgaat van een terroristische aanslag.”

Die laatste theorie heeft vlak na de explosie even de ronde gedaan. ‘Elf september’ was nog maar net tien dagen geleden. Er zou een Arabische medewerker werkzaam zijn geweest op het terrein die meerdere onderbroeken droeg, wat zou gelden als een typisch islamitisch zelfmoordtenue. Maar de autoriteiten lieten zich niet gek maken door de media: “Zijn familie verklaarde dat hij het altijd zo koud had”, vertelt Kersten. “Ik geloof er ook niet in. Voor de initiatie van het afval zoals dat zich in de opslagloods bevond zou hij een behoorlijke hoeveelheid explosieven nodig hebben gehad.”

Scenario's

Verhalen over meteorieten en oude vliegtuigbommen die zich in de grond onder de loods bevonden, zijn ook te onwaarschijnlijk. Maar wat was dán de initiator? “De ammoniumnitraatindustrie is groot in Europa. Er zitten veel mensen die er verstand van hebben. Binnen deze wereld bestaan verschillende scenario’s die een mogelijke oorzaak kunnen aangeven die geleid heeft tot het ongeluk. Maar niemand komt veel verder dan speculeren. Water in de vloer? Gelekte olie uit een heftruck? Het is allemaal geroepen, maar we kunnen het bevestigen noch ontkennen.”

Volgens Kersten worden er drie scenario’s serieus bekeken. Het eerste is al vrij snel weer losgelaten. Er zou elders in de fabriek een explosie zijn geweest en een fragment zou de opslagloods in zijn geslingerd. Theoretisch mogelijk, maar de kans is wel heel erg klein dat er voldoende kracht achter zat om het ammoniumnitraat te laten detoneren.

Dan is er de theorie dat het kwam door de hoogspanningskabels die in de buurt van de loods in de grond lagen. “De timing is een beetje onduidelijk, maar rond de explosie heeft zich daar inderdaad een storing voorgedaan.” Het zou kunnen betekenen dat de schuld niet bij Grande Paroisse ligt. “Het bedrijf wil dus zien of een elektrisch verschijnsel kan leiden tot initiatie. Het is absoluut geen scenario dat voor de hand ligt, maar het onderzoek is nog steeds niet afgerond.”

En dan nog de chemische scenario. “Op het terrein werd ook dichloorisocyanuraat gemaakt, een middel om water te desinfecteren. Normaal werd die stof strikt gescheiden gehouden van ammoniumnitraat, maar er zou een beetje in een lege zak kunnen zijn achtergebleven.”

Toeval

“De Franse justitie heeft geconcludeerd dat het nooit echt veel kan zijn geweest. Als je een hele zak openmaakt, veroorzaakt de vrijkomende bijtende lucht tranen in je ogen. Dat merk je. Maar een kleine hoeveelheid kun je niet uitsluiten.” En dat er dan een chemische reactie kan optreden staat vast, maar een explosie? “Over de hele wereld hebben mensen die stoffen met elkaar gemengd om te kijken wat er gebeurde. Deze studies toonden aan dat mengen van beide chemicaliën leidt tot een instabiel mengsel dat op grotere schaal mogelijk kan leiden tot gevaarlijke situaties.”

Maar kan het misschien toch? “Je kunt het niet uitsluiten”, zegt Kersten voorzichtig. Hij mag nog niet onthullen wat er precies uit de experimenten van TNO is gekomen. “Grande Paroisse heeft zelf in een persbericht geschreven dat onder heel specifieke condities een reactie mogelijk is met chloor, die zou kúnnen leiden tot een explosie. Of dat de detonatie verklaart, laten ze in het midden. Daar moet u het maar even mee doen.” Hij laat wel doorschemeren dat het dan om een ongelukkige samenloop van omstandigheden moet zijn gegaan, waarbij zeer specifieke condities noodzakelijk waren. “Stel nu dit en stel nu dat, toevallig een beetje vocht erbij, en toevallig een partij met een lage dichtheid, en net voldoende chloor, en net warm genoeg… Maar het is op geen enkele manier te valideren.” In het lab werk je met veel kleinere hoeveelheden en het is maar de vraag of zulke proeven representatief zijn. Het begint er op te lijken dat de oorzaak nooit met honderd procent zekerheid achterhaald kan worden. Goed nieuws voor degenen die anders de schade hadden moeten betalen. Maar jammer voor de rest. l

www.tno.nl/prosafe

***Kader***

Treinramp Iran: weer een raadsel erbij

Op 16 februari is nabij Neyshabur, in het noordoosten van Iran, een goederentrein met kunstmest ontploft. Er vielen zeker 328 doden, 460 anderen raakten gewond. Vijf dorpjes werden verwoest en op zeker tien kilometer afstand sneuvelden de ruiten.

Op videobeelden zijn restanten te zien van ketelwagens voor vloeibare chemicaliën en zogeheten onderlossers voor bulktransport van stortgoed. Volgens Iraanse media waren zeven van de 51 wagens geladen met een niet nader gespecificeerde soort kunstmest, zes met benzine, zeventien met zwavel (waarschijnlijk elementaire zwavel in vaste vorm) en tien met katoen: een lijstje dat verdacht veel weg heeft van het recept voor een bom. De trein was eerder die dag op hol geslagen, ontspoord en in brand gevlogen. De explosie kwam op het moment dat de brandweer de brand vrijwel geheel dacht te hebben geblust, terwijl honderden mensen stonden toe te kijken.

Als alleen de benzine was ontploft zou dat niet zo’n grote klap hebben gegeven, dus de resterende lading moet op z’n minst voor een deel hebben meegereageerd. Maar zolang niet duidelijk is over welke soort kunstmest het ging (ammoniumnitraat is maar een van de vele soorten) en welke wagens waar in de trein liepen, kun je alleen speculeren over wat er precies is gebeurd.

***Kader***

Mest getest

Buisproef volgens richtlijn 80/876/EEG, uitgevoerd in het lab van TNO-PML om de detonatieve eigenschappen van kunstmest te testen. Circa twintig kilo kunstmest gaat in een stalen testbuis. Bovenop komt een halve kilo kneedspringstof. De gevulde buis wordt horizontaal op zes loden cilinders gelegd, waarna de springstof wordt geïnitieerd met een normale detonator. De resulterende knal mag de kunstmest niet tot ontploffing brengen. Aan de fragmentatie van de buis en de indeuking van de loodcilinders is achteraf te zien of aan die voorwaarde is voldaan.