Waterstof is hip en wie weet wordt het ooit wel trendy. Alhoewel waterstof al zeer vele jaren in de industrie wordt aangewend voor allerhande doeleinden, wordt het nu ook meer en meer als ‘de’ - al dan niet intermediaire - energiedrager voor transportmiddelen aanzien. Sommigen wagen zelfs te spreken van een energiebron, want hoe je het ook draait of keert, als je ‘een stekske’ – nvdr: kempisch-limburgs dialict voor ‘een lucifer’ – bij een straaltje waterstof houdt, dan zegt het ‘boem’. Wat er ook van zij, ik ben geen energiespecialist, dus laat ik de boude uitspraken graag over aan zij die zich - al dan niet gespeend van enige kennis ter zake – in de drager-of-bron discussie vergenoegen.

Dat waterstof een belangrijke rol gaat spelen in de toekomstige energievoorziening van ons land valt echter niet meer te ontkennen. Einde januari 2023 keurde de kamercommissie energie van het Belgische parlement ‘de waterstofwet’ goed die een belangrijk wettelijk kader biedt voor de integratie van waterstofproductie en -transport in en doorheen onze maatschappij.   

Bij dat nobele streven stel ik me als materiaaldeskundige echter de vraag of onze politici zich wel voldoende bewust zijn van de eerste, tweede en derde waterstofwet, wetten die al lang bestaan en de waterstofwet van de Belgische politici dus ruim in leeftijd overtreffen. PS: Die nummering en onderstaande uitleg van de eerste drie waterstofwetten is geheel en al mijn eigen interpretatie.

De eerste waterstofwet is bijzonder eenvoudig: Het waterstofatoom is het kleinste van de gekende chemische elementen.  

De tweede waterstofwet luidt als volgt: Het waterstofatoom is zo klein dat het als enige atoom in en doorheen alle conventionele materialen voor vaten en leidingen kan dringen, of met andere woorden: Uit eender welk materiaal onder druk staande vaten en leidingen ook zijn gemaakt, ze zullen voor waterstofatomen zo lek als een zeef zijn, wat onvermijdelijk tot substantiële verliezen van waterstofatomen zal leiden.

De derde waterstofwet kan daarbij tot verdere ellende leiden: Waterstofatomen die zich doorheen bijvoorbeeld een stalen wand verplaatsen, kunnen zich in de buurt van defecten in de metaalstructuur opstapelen en daarbij tot zogenaamde waterstofverbrossing, tot de vorming van waterstofscheuren of samen met wat andere omgevingsfactoren tot spanningscorrosie leiden.

Dankzij de wetenschap zijn die eerste drie waterstofwetten al lang in de industrie gekend en worden ze daar veelal goed beheerst, maar met wat de politici nu willen bereiken, begeven we ons op een pad waar atomair waterstof nog niet veel is geweest, een pad met nog vele onbekenden.   

Ondertussen zie ik al vele wenkbrauwen fronsen: Het waterstof in de politieke waterstofwet gaat toch helemaal niet over atomair waterstof? Het betreft waterstofgas, zijnde waterstofmoleculen. Een waterstofmolecule is een chemische verbinding van twee waterstofatomen; (H2) dat is toch al veel groter en kan daardoor toch niet meer in bijvoorbeeld stalen wanden dringen en er zich opstapelen? Dan is er toch ook geen probleem van waterstoflekkage doorheen vat- en leidingwanden? Wat is dan het probleem?

Tsja, ik raad zij die geen potentieel probleem zien aan om zich dan nog eens tot enkele van hun STEM-lesboeken uit de middelbare school te wenden, in het bijzonder de lessen scheikunde en de hoofdstukken over chemische evenwichten. Ze zullen dan na enige studie en verdieping begrijpen dat er diverse processen in die vaten en leidingen kunnen optreden waardoor het moleculaire waterstofgas in welbepaalde omstandigheden kan ontbinden met vrijgave van atomair waterstof, dat dan gezien de eerste en tweede waterstofwet wel degelijk in en doorheen de wanden van vaten en leidingen kan dringen.  De fractie die volledig doorheen de wand kan dringen gaat verloren, waardoor het chemische evenwicht in de vaten/leidingen verder wordt verstoord en de ontbinding van het waterstofgas blijft optreden, maar nogmaals, in welbepaalde omstandigheden. Het zou mij veel te ver leiden om al die mogelijke welbepaalde omstandigheden hier te berde te brengen, maar aandacht voor de wetenschappelijk-technische waterstofwetten is en blijft ook in de nieuwe waterstofmarkten geboden.

Ik zou niet willen dat zij die nieuwe energiemarkten exploreren en uitbouwen de reeds gekende kennis uit reeds lang bestaande markten onvoldoende zouden beheersen of, erger nog, zouden negeren. Risico’s zijn er om te beheersen; de derde waterstofwet uit het oog verliezen, zou in het slechtse geval wel eens tot veel moeilijkheden voor de nieuwe waterstofmarkten kunnen leiden.

“Leren uit het verleden” is een boodschap van en voor alle tijden, of het nu op politiek of op technisch vlak is.  

Frans Vos, Zaakvoerder Materials Consult

© Foto: istock, gchutka

Enkele jaren geleden werd op slechts enkele honderden meters van Materials Consult een technologisch huzarenstuk gerealiseerd: de aanleg van een nieuwe ondergrondse stalen pijpleiding die de energiebevoorrading van vele duizenden bedrijven en huishoudens verzorgt.

De aanleg van een dergelijke leiding vereist vele stappen, die elk van groot belang zijn om de bevoorrading te blijven garanderen. Tegelijk moeten zij toelaten om de pijpleiding op een voor mens en milieu veilige wijze te blijven exploiteren. Duurzaamheid is immers meer dan alleen een technologisch correcte uitvoering van de werkzaamheden.

Van de vele stappen die moeten worden gezet, gaan we ons hier concentreren op de materiaalkundige aspecten, in het bijzonder op de corrosiepreventie:

• Het bodemtype waarin een pijpleiding ligt, bepaalt in ruime mate de corrosierisico’s waaraan de leiding is onderworpen.
• Uit welk staaltype gaan we de leidingsecties maken, hoe gaan we hun ze vorm en buiging geven? Daarna worden de stalen leidingstukken omhuld met een beschermlaag die het staal moet beschermen tegen corrosie.
• Het lassen van de pijpleidingsecties gebeurt op de werf, waarbij bescherming tegen weer en wind moet worden gegarandeerd.
• De lasprocedures en de lassen op zich worden onderworpen aan inspectieprocedures opdat hun sterkte 100% gegarandeerd zou zijn.
• Na het lassen en de inspectie moeten ook de laszones worden bekleed.
• Een zogenaamd ‘backing’-materiaal moet er voor zorgen dat de pijpleiding niet beschadigd raakt tijdens het afzinken in de sleuf. Tegelijk zal de backing de omgevingscondities van de pijplijn uniformiseren.
• Naast de bekleding zal de pijpleiding ook worden beschermd dankzij een zogenaamde kathodische bescherming.
• Een correct ontwerp en uitvoering van de aansluitingen van de pijpleiding op pompen, kleppen enz. is niet alleen belangrijk om lekkende dichtingen te vermijden, maar ook vanuit corrosiestandpunt.
• Eénmaal de pijpleiding in productie is, moeten een aantal elementen verder worden opgevolgd:
  • Er wordt een onderhoudsregister aangelegd dat niet alleen melding maakt van onderhoud aan de pijpleiding zelf, maar bv. ook als in de buurt van de pijpleiding wegenwerken zijn geweest.
  • Als er in de buurt van de pijpleiding werken worden uitgevoerd moet de positie van de pijpleiding voor iedereen duidelijk zijn en moet, waar nodig, extra toezicht worden georganiseerd.
  • De kracht van de kathodische bescherming moet worden opgevolgd en bijgestuurd waar nodig.
  • Enz. 

Voorgaande opsomming is zeker niet volledig; we willen hier enkel de belangrijkste punten vanuit materiaalkundig standpunt schetsen. Daarbij zijn we er van uitgegaan dat de leiding rechtstreeks in de grond wordt geplaatst, hetgeen vanuit het standpunt van corrosiepreventie veelal de grootste uitdaging is.

Uiteraard kan er ook voor worden geopteerd om een dergelijke pijpleiding samen met andere leidingen in een zogenaamde ‘leidingstraat’ te plaatsen, zoals bijvoorbeeld deze tussen Antwerpen en het Duitse Ruhrgebied die momenteel ter discussie staat. Als die leidingen allemaal parallel elk rechtstreeks in de grond worden geplaatst, gelden de vorige materiaalkundige overwegingen uiteraard voor elke individuele leiding. Bij een leidingstraat worden de leidingen echter veelal samen in een gemeenschappelijke, ondergrondse betonnen koker geplaatst, hetgeen de corrosiebeheersing aan de buitenwand van de leidingen eenvoudiger maakt op voorwaarde dat de koker voldoende toegankelijk is voor inspectie en het eventueel noodzakelijke onderhoud van de leidingen.

Bij Materials Consult hebben we alleszins alle vertrouwen in de vele ingenieurs, werklieden, inspecteurs en andere helpende handen die bijdragen aan de constructie en het onderhoud van pijpleidingen, of ze nu in een betonnen koker tussen Antwerpen en het Ruhrgebied liggen, dan wel in de grond in onze achtertuin. Leidingstransport is en blijft een veilige en duurzame wijze om water, stoom, gassen en chemicaliën van A naar Z te transporteren. Zet de kraan maar open.

© Frans Vos, zaakvoerder Materials Consult bv

Van tenenkrullend politiek drukwerk tot allerhande reclamefolders, ondanks allerhande vermanende stickers op onze brievenbussen worden ze toch lustig volgepropt met zaken waar we geen boodschap aan hebben. Maar eerlijk toegegeven, van mijn energieleverancier, mijn distributienetbeheerder en van zij die mij water leveren, weet ik de boekskes wel te waarderen.

Rationeel Energiegebruik en duurzaam waterbeheer zijn immers termen die ik een warm hart toedraag en waarvan ik vind dat ze nog meer aandacht mogen krijgen. Het zal onze portemonnee, ons milieu en de toekomstige generaties aanzienlijk ten goede komen.

Maar waarom passen we diezelfde principes zo weinig toe op de wijze waarop we materialen gebruiken? Het start al in uw keuken. Roestvast stalen potten en pannen, bestek, de binnenzijde van uw vaatwasser enz., het is allemaal gemeengoed, maar door sommigen worden ze niet al te best onderhouden. En dan maar roepen en tieren dat “het roest”. Nochtans is er een simpele regel om corrosie te vermijden: hou het droog. Met andere woorden: als je roestvast stalen gerei hebt gebruikt, was het dan onmiddellijk af, droog alle hoekjes en kantjes en bewaar het op een droge plaats. Een praktische tip: hoe goed en gesofisticeerd je vaatwasser ook is, de vaat komt er NIET droog uit. Zodra je de vaatwasser opent, slaat waterdamp willens nillens neer op de vaat. Nadrogen met de keukenhanddoek is dus de boodschap. Nog een tip: Bewaar roestvast stalen gerei NIET in kasten naast of boven de dampkap. Hoe goed je dampkap ook is, als je je dagelijkse kost op het vuur hebt staan, zal er toch nog wat waterdamp links en rechts van de dampkap verloren gaan. Heb je dan roestvast stalen gerei in de nabij gelegen kastjes staan, dan zal de waterdamp op de koude oppervlakken neerslaan. Nog  een aanvullende keukentip: bewaar voor dezelfde reden ook geen gedroogd voedsel boven, links of rechts van de dampkap.

Droog houden is dus de eerste regel om corrosie tegen te gaan, maar in je boiler, in de waterleidingen of voor je tuinlampen zal dat moeilijk gaan. Idem in de industrie: vele toestellen zijn in contact met water- en stoomfracties om zo hun werk te kunnen doen. Geen nucleaire elektriciteitsproductie of heerlijke Belgische chocolade zonder water bijvoorbeeld. Hoe kunnen we in die gevallen corrosie tegen gaan? Wel, door rationeel met die materialen om te gaan. Het gebruik van allerhande waterbehandelingsmethodes, de juiste druk en temperatuur, het oordeelkundig controleren van die en nog vele andere parameters, het opstellen van een geschikte reinigingsprocedure en het ook effectief zo toepassen van die procedure, het zijn allemaal zaken die helpen om het materiaal intact te houden zonder dat we het in de afvalstroom moeten verwerken. Nog even terug naar de keuken: Het schuren van een roestvast stalen pot met een stalen of koperen borstel is compleet uit den boze; je gaat toch ook niet met een schuurspons door de teflon-beklede pot?

Afvalbeheer gaat dus niet alleen over energiebewust materialen produceren en recycleren, maar ook over het drastisch verkleinen van de afvalberg door Rationeel MateriaalGebruik (RMG), door veel meer zorg te dragen voor de materialen die er al zijn. Door er voor te zorgen dat de reeds bestaande materialen intact blijven, niet ten koste van alles, maar binnen de limieten waarvoor zij oorspronkelijk werden gemaakt. Dat geldt voor uw keuken, voor de industrie en voor de overheid.

Meer Rationeel Energiegebruik, meer duurzaam waterbeheer, EN “meer Rationeel Materiaalgebruik.” De volgende generaties zullen ons dankbaar zijn.

Frans Vos

Zaakvoerder Materials Consult bv

Lurkend van een heerlijk kopje koffie luister ik naar het relaas van Carl, een bulktransporteur. Hij is al vele jaren actief zonder noemenswaardige ongevallen, maar plots heeft het noodlot toegeslagen. Tijdens het hijsen van een container is een ketting gebroken, met onnoemelijk menselijk leed tot gevolg. De heerlijkheid van mijn kopje koffie wordt plots slechts een minuscuul detail.

De draagwijdte van een dergelijk ongeval is niet te overzien. In de eerste plaats natuurlijk de medische en morele steun die spontaan wordt gegeven aan het slachtoffer en zijn familie, aan zijn werkmakkers en allen die er nood aan hebben.

En dan op zoek naar de oorzaak … of oorzaken; de verzekeringen komen kijken, arbeidsinspectie, de eigen veiligheidsdienst enz. Wat me in ons gesprek nog het meest frappeerde, was echter niet de vraag naar de technische oorzaak op zich - die zouden we wel vinden - maar vooral de openheid en moed van Carl, die het aandurfde om de faalbaarheid van de mens – over alle geledingen van het bedrijf en ver daarbuiten – als primaire oorzaak van het accident naar voor te schuiven.

“Hoe je een ketting gebruikt en behandelt, is minstens even belangrijk als de technische kwaliteit van de ketting op zich” oreert Carl. En gelijk heeft hij. Een ketting kan op zich perfect aan alle specificaties voldoen, maar als je ze gebruikt onder belastingshoeken waarvoor ze niet geschikt is, als je ze met hamers op haar plaats probeert te kloppen, als je ze met een harde snok probeert te verschuiven of als je meer gewicht heft dan dat met een bepaald kettingtype is toegelaten, dan ben je helemaal verkeerd bezig. Dat door al dat soort acties dagelijks kettingen breken, hoeft helemaal niet te verwonderen. De schuld treft gewoonlijk niet de ketting, maar zij die de ketting verkeerd gebruiken en in sommige gevallen zelfs - al dan niet bewust - misbruiken.

Komen deze laatste situaties u bekend voor? Dan is het misschien tijd om niet alleen de kwaliteit van uw kettingen, maar vooral uw operationele procedures en hun uitvoering aan een evaluatie te onderwerpen, te superviseren en, waar nodig, aan te passen en te remediëren. Dat is andermaal de redenering van Carl, en andermaal heeft hij gelijk. Carl denkt daarbij niet alleen aan de eigen interne procedures en het toezicht daarop, maar ook aan procedures bij externe organisaties, waar interne procedures soms en al dan niet verplicht op zijn gestoeld. Als bepaalde gewoontes een inherent en bewezen veiligheidsrisico inhouden, is het toch logisch dat die gewoontes moeten veranderen? Dat is blijkbaar echter buiten bepaalde mensen en organisaties gerekend, die sociale of economische macht boven de veiligheid en gezondheid van de mensen plaatsen. Als je met het oog op winstbejag overbelasting oogluikend toelaat, als je onder het mom van efficiëntie een ketting mishandelt of als je ‘snel naar huis kunnen’ belangrijker acht dan veiligheid en gezondheid voor werknemers en werkgevers, ook dan ben je verkeerd bezig. Hij die het schoentje past, trekke het aan. En voor alle duidelijkheid … die laatste drie zinnen mag je zeker niet aan Carl, maar moet je aan ondergetekende verwijten.

“Veiligheid en gezondheid boven alles” zou de algehele strekking moeten zijn.

Mensen en organisaties die er anders over denken nodig ik van harte uit om hun alternatieve prioriteiten naar voor te schuiven, maar dan wel graag met de nodige argumentatie. Misschien kan je Carl en mij nog van gedacht doen veranderen … of …

Misschien kunnen wij jouw van gedacht doen veranderen?

Ik wens u allen een superveilige en gezonde omgeving, op het werk, thuis en eender waar u komt.

En niet te vergeten … neem aub je hoed af als je Carl tegenkomt!

Frans Vos

Zaakvoerder Materials Consult bv