Как избежать химической катастрофы

Опасна даже вода!

Спорим, вы хотя бы раз в жизни смешивали уксус и соду или мятные таблетки и колу! Значит, вам знакома бурная химическая реакция с выделением газа. 

В 1984 году на заводе Union Carbide India Limited (Бхопал, Индия) причиной аварии стала обычная вода. Компания в рамках «Зелёной революции» производила инсектицид для борьбы с вредителями на плантациях риса и хлопка. Очень полезное и мощное средство. 

Промежуточный продукт производства — метилизоцианат, бесцветная, чрезвычайно летучая и токсичная жидкость, — по стандартам безопасности должен был производиться и немедленно расходоваться на изготовление конечного продукта. Но кому нужны эти стандарты? Они только мешают строить бизнес. 

А потому в подземных резервуарах в ночь на 3 декабря хранилось ни много ни мало 60 тонн опасного реактива. На заводе уже год как была отключена «ненужная» система охлаждения, систему аварийного сжигания недавно демонтировали для ремонта, а систему щелочной нейтрализации забыли подготовить к работе. 

Перед новым рабочим днём техники промывали трубу, соединяющую резервуар с установкой, но по неведомой причине они не поставили заглушку, и вода попала в резервуар с метилизоцианатом. Началась бурная реакция с выделением тепла и цианистого водорода (чистый яд). Под давлением в 30 атмосфер резервуар распахнулся и выпустил в тихую ночь около 40 тонн ядовитых веществ. 

Плотное облако стелилось по земле и постепенно наползало на жилые кварталы вокруг завода. Аварийную сирену запустили на 5 минут, а потом выключили, чтобы не будить горожан. 

В итоге 3800 человек погибло в ночь аварии, до конца года число жертв выросло до 8000. По независимым оценкам 2008 года общее число погибших достигло более 20000, а пострадавших около 600000.

Точно соблюдайте дозировку! 

Что будет, если в суп насыпать соль на глазок? В худшем случае вы будете есть невкусный пересоленный суп. Чтобы такого не случилось, существуют рецепты с точным указанием количества соли, а на предприятиях есть чёткие инструкции, нарушение которых может привести к массовым катастрофам. 

Завод компании JCO Co., Ltd в Токаймуре (Япония) занимался изготовлением топливных стержней для исследовательского ядерного реактора. По инструкции урановый порошок в малом буферном резервуаре смешивался с азотной кислотой, перекачивался в осадительную колонну, сама конструкция которой исключала критическую концентрацию даже при полной загрузке, и только после этого превращался в керамические таблетки ядерного топлива. 

Долго и неинтересно. Руководство завода ещё 15 лет назад одобрило неофициальную инструкцию для ускорения процесса. И вот 30 сентября 1999 года сотрудники привычно пропустили буферный этап и смешали кислоту и 16,6 килограммов обогащённого урана в открытом стальном баке ёмкостью 100 литров, всего-то в 7 раз превысив допустимый предел. А для лучшего растворения залили смесь водой. 

В 10:35 утра раствор достиг критической массы. Началась самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. По счастью, взрыва не случилось, раствор просто кипел каждые 3–4 секунды на протяжении 20 часов, выделяя интенсивные потоки нейтронов и гамма-излучения.

Из троих авторов катастрофы выжил только один. Не без тяжёлых последствий для организма, но выжил. Всего было облучено 667 человек. На дезактивацию территории понадобились долгие месяцы.

Не экспериментируйте! 

На этикетке освежителя воздуха обязательно указано: не распылять вблизи открытого огня. Конечно, вы распыляли. И вам жутко повезло, что баллон с аэрозолем не взорвался. 

А вот рабочим завода Nypro (Фликсборо, Англия) не повезло. В 1974 году нейлон захватил умы англичан, завод производил важный мономер для производства нейлона-6, покрывая до трети потребности Великобритании.

Ключевой этап производства — окисление циклогексана. Эта реакция проходила в реакторах-кипятильниках, соединённых трубопроводами из нержавеющей стали, рассчитанных на высокое давление и температуру. В апреле 1974 года на заводе из-за утечки отключили пятый реактор и перенаправили поток через остальные. 20 мая 1974 года разрушилась часть трубопровода между реакторами 4 и 6. 

Останавливать производство и терять 50 000 фунтов в день? Дудки! Инженеры решили установить временный обходной трубопровод. Проект утвердил менеджер по технике безопасности, не имеющий инженерного образования, и систему смонтировали, не тратя драгоценное время на гидравлические испытания под рабочим давлением. 

1 июня 1974 года в 16:53 временный трубопровод не выдержал давления и лопнул. На свободу вырвалось от 10 до 50 тонн горячего жидкого циклогексана. Жидкость мгновенно испарилась, образовав огромное облако. Облако быстро распространялось по территории завода, пока не достигло ближайшей нагретой поверхности. Прогремел взрыв. 

Взрывная волна уничтожила основной производственный корпус, разрушила здания в радиусе 1 км и выбила окна в домах на расстоянии 10–15 км. Погибло 28 человек, 36 получили ранения. 

Внимательно читайте состав! 

Безопасной химии не бывает. Вам же не придёт в голову приправлять суп антифризом или использовать дихлофос вместо освежителя воздуха? Читать состав даже привычных бытовых средств — полезная привычка. Особенно, если после прочтения вы дополнительно убедитесь в том, что все непонятные вещества, указанные на этикетке, нетоксичны. Это похоже на паранойю, но может спасти вам жизнь. 

В 1994 году компания Yugong (Южная Корея) выпустила дезинфектор для увлажнителей воздуха. Всё просто: добавляешь в воду новое средство, включаешь увлажнитель, и через некоторое время в помещении умирают все бактерии и… люди. 

Запатентованное средство по каким-то загадочным причинам не прошло клинических испытаний. Вероятнее всего, производитель не посчитал нужным проверить, что случается, если вдохнуть безопасный при обработке поверхностей полигексаметиленгуанидин фосфата. Зря. Потому что молекулы химиката вызывают неконтролируемый фиброз лёгочной ткани. 

Средство выпустили на рынок, и 17 лет оно помогало вдыхать «чистый» воздух, постепенно превращаясь в масштабную химическую катастрофу. Десятки тысяч людей обзавелись хроническими болезнями лёгких, а 1740 погибли.  

В 2016 году руководители компании были осуждены за сокрытие данных о вредности продукта. Компания выплатила миллиарды вонов в компенсациях. Инцидент привёл к полному пересмотру законодательства о безопасности бытовой химии в Южной Корее.

Соблюдайте температурный режим

Когда в рецепте пирога указано: «выпекать 3 часа при температуре 160 °C», а вы случайно поставите его в духовку на все 200°, жертвой падёт вечернее чаепитие. Впрочем, его можно будет спасти покупным тортом. А что, если температурный режим нарушить на химическом производстве? 

Для ответа заглянем на завод ICMESA (Италия). Здесь в 1976 году производили трихлорфенол, который в дальнейшем превращался в популярнейший в Европе гербицид.

В процессе производства химикат необходимо было нагревать с едким натром как раз при температуре 160 °C. 10 июля из строя вышла система аварийного охлаждения реактора, прекратился доступ хладагента, и температура в реакторе поднялась выше 200 °C. 

Химикат в реакторе начал нежелательную реакцию с образованием крайне токсичного вещества, давлением выдавило предохранительный клапан и в атмосферу вырвалось облако токсичных паров. 

Обошлось без человеческих жертв, но погибли около 3 000 домашних животных и ещё 70 000 были уничтожены ветеринарными службами, чтобы предотвратить попадание яда в пищевую цепь. Загрязнение растянулось на 1 800 гектаров. В наиболее пострадавшем районе был снят верхний слой почвы, здания снесли, а территорию покрыли бетонной плитой. 

Вы знаете, куда ведут стоки? 

Что будет, если мыть посуду в аквариуме? Или ради сомнительного эксперимента приделать сливной шланг стиральной машины к крану с питьевой водой? Ничего хорошего! 

Завод Sandoz (Швейцария) производил агрохимикаты, пигменты и другие химические продукты. На складе хранились тысячи тонн готовой продукции. И именно этот склад загорелся 1 ноября 1986 года. 

Пожар быстро потушили. И только тогда вдруг выяснилось, что пожарные стоки сконструированы с нарушением: вода, смывающая тонны химикатов со склада, попала не в резервуары для нейтрализации, а напрямую в ливневую канализацию, которая вела в Рейн. 

Всего в реку попало около 30 тонн различных химикатов, включая ртуть, фосфорорганические пестициды, инсектициды и органические красители. Погибло более 500 000 рыб, вода в реке окрасилась в красный цвет на 400 километров вниз по течению. 

На восстановление экосистемы потребовались десятилетия.

Правильное хранение — залог безопасности 

Рыба — плохой сосед для сливочного масла, молока или шоколада, если вам, конечно, не нравится десерт с ароматом скумбрии. Эти правила товарного соседства знает каждая хорошая хозяйка. А что с хранением химикатов? 

Компания Ruihai Logistics (Китай) в 2015 году управляла логистическим терминалом в порту Тяньцзиня. К середине августа на складе для хранения опасных грузов поселились сразу три товара: нитрат аммония, цианид натрия и нитроцеллюлоза.

Складские работники забыли, а, возможно, и не знали, что нитроцеллюлоза требует особых условий хранения — без вентиляции и охлаждения в ней происходит реакция разложения с выделением тепла. Результатом безответственного хранения стало возгорание. Пламя перекинулось на запасы нитрата аммония и вызвало детонацию 800 тонн нитрата аммония. Взрыв был слышен за 100 километров. 

Воздух наполнился ядовитыми парами новообразованного цианистого водорода. Концентрация цианидов в воде ещё долго превышала безопасный уровень в 300 раз. В пожаре погибло 173 человека, 798 было ранено.

Следите за охлаждением

Вряд ли вы варите дома спирт… Хотя даже любой самогонщик знает, как важна система охлаждения: если вам неожиданно отключат холодную воду, производство по изготовлению вредного напитка следует немедленно свернуть. Иначе вы рискуете наполнить помещение спиртовыми парами и в качестве бонуса заполучить головную боль или даже объёмный взрыв от любой искры. 

Завод LG Polymers India в Вишакхапатнаме (Индия) столкнулся с похожей проблемой в 2020 году. Компания занималась производством самых распространённых видов пластика в мире: полистирола и поливинилхлорида. Стирол — ключевое сырьё в этом процессе, —  хранится в больших резервуарах при температуре ниже 20 °C для предотвращения самопроизвольной полимеризации. 

После длительной остановки производства из-за пандемии COVID-19 система охлаждения одного из резервуаров дала сбой. Температура в резервуаре поднялась, стирол вступил в реакцию с выделением тепла. Резкий рост давления разорвал резервуар, и в атмосферу было выброшено около 2 тонн стирола в виде тяжёлого газового облака. 

При высоких концентрациях пары стирола вызывают головокружение, потерю сознания, угнетение дыхания и смерть. Облако газа распространилось на 3 километра и накрыло 5 деревень. Погибло 13 человек в ближайших к заводу домах и  более 1 000 пострадавших обратились за медицинской помощью с симптомами отравления. 

Авария стала национальным скандалом, который показал, что уроки Бхопала не выучены и заставил Индию задуматься о промышленной безопасности. 

Технологические катастрофы редко начинаются с чьего-то желания навредить. Они начинаются с отключённого охлаждения и плохо прикрученного клапана. В химии нет понятия «чуть-чуть»: температура выше 200 °C вместо 160 °C даёт не погрешность, а запускает другой процесс. Стирол при 20 °C — это сырьё. Стирол при 25 °C становится бомбой замедленного действия. Промышленная безопасность — это буквально знание того, что будет, если допустить ошибку. Цена этой ошибки в каждом случае уже посчитана в гектарах, километрах, тоннах и человеческих жизнях.