Máme sa ich báť? Známy slovenský chemik prezrádza zaujímavosti o výbušninách!

Výroba výbušnín je téma, o ktorej sa klasický čitateľ veľa nedozvie. Dôvodom je, že ide o špecifické odvetvie chemického priemyslu a tieto informácie nepatria k bežne dostupným, či dokonca populárnym, teda s výnimkou akademickej a odbornej obce.

My sme sa však rozhodli zmeniť to. Pred časom ste si na stránkach nášho magazínu mohli prečítať úvod do tejto problematiky, ktorý bol veľmi zaujímavým spôsobom spojený s históriou nášho hlavného mesta.

        prečítajte si tiež: https://instacks.sk/pohlad-do-historie-bratislava-ako-mesto-vybusnin-spoznajte-jej-neprebadanu-tvar

20. júla tohto roka našli v Bratislave starú leteckú bombu, zhodenú spojeneckými vojskami počas 2. svetovej vojny pri bombardovaní ropnej rafinérie Apolo. Nedávno sme si zas pripomenuli, že uplynul práve rok od obrovského výbuchu dusičnanu amónneho v Bejrúte so 170 mŕtvymi a takmer 7000 zranenými. V roku 2014 vybuchli dva muničné sklady v českých Vrběticiach a vroku 2007 delaboračný sklad výbušnín v našom Vojenskom opravárenskom podniku v Novákoch, oba taktiež spojené so stratami na životoch.

To je iba niekoľko udalostí, pri ktorých si pripomíname existenciu zvláštnej skupiny chemických látok, nazvaných výbušniny. V skutočnosti sa o ich existencii dozvedáme v správach z celého sveta takmer každý deň. V horšom prípade pochádzajú z konfliktných oblastí sužovaných vojnami, v tom lepšom z rôznych osláv s použitím zábavnej pyrotechniky. Či sa nám to páči alebo nie, výbušniny nemožno ignorovať. No je potrebné si priznať, že aj napriek všetkým výhradám sa bez nich nezaobídeme.

Nebezpečné alebo užitočné?

Výbušniny zahŕňajú veľkú skupinu látok. Jednou z možností, ako ich rozdeliť je, že sa pozrieme bližšie na spôsob ich využitia.

Prvú skupinu tvoria výbušniny, ktoré síce sú nebezpečné, ale v podstate sa na „silákov“ tak trošku hrajú. Ide u nich zväčša o vizuálny či akustický efekt, prípadne o oba naraz. Asi najlepšie ich vystihuje tvrdenie: „Čím viac plameňa a hluku, tým lepšie.“

Druhá skupina sa už na nič nehrá. Svetelný a zvukový efekt je u nich zbytočným „mrhaním energie“, bez ktorých to síce úplne nejde, ale v tomto prípade sa všetka ich energia sústreďuje na deštrukciu.

Zábavné výbušniny

Typickým príkladom prvej skupiny je zábavná pyrotechnika a látky používané vo filmovom priemysle. Asi najsofistikovanejším príkladom ich použitia sú veľkolepé ohňostroje vo veľkých mestách pri významných príležitostiach, akými sú napríklad príchod nového roka alebo zahájenie olympiády. Patrí k nim aj 20 minútový ohňostroj v Paríži, ktorý sa konal 14. júla pri príležitosti francúzskeho štátneho sviatku - Dňa dobytia Bastily. Možno ho považovať za vrchol v spôsobe ovládania explozívnych reakcií pomocou výpočtovej techniky, doplnenej vážnou hudbu či laserovou show, s výsledkom mimoriadneho estetického zážitku.

Výbušniny vo filmovom priemysle

Do prvej skupiny patria aj výbušniny používané vo filmovom priemysle. Ich hlavnou úlohou je vytvoriť čo najviac plameňov, dymu, prachu a trosiek, s paradoxnou požiadavkou spôsobenia čo najmenších skutočných škôd. Je to teda iba akási hra na explózie. Asi sa zhodneme v tom, že skutočné výbuchy áut v reálnom živote, spôsobené výbušnými náložami, tým filmovým nemôžu v atraktivite konkurovať.    

Bojové verzus mierové výbušniny

A tu sa dostávame k druhej skupine výbušnín, čiže k tým, ktorých zámer je jasný – ničiť. Aj tu však záleží na uhle pohľadu, respektíve na spôsobe využitia. U bojových výbušnín, určených na deštrukciu budov, betónových opevnení a, samozrejme, na zabíjanie ľudí. A u tých mierových, využívaných povedzme na likvidáciu starých budov a komínov, odstrel hornín pri budovaní ciest, tunelov a ťažbe rúd či nerastných surovín. V rámci nich býva tou najzásadnejšou požiadavkou vyvolať čo najmohutnejšiu tlakovú vlnu, ktorá túto deštrukciu spôsobí.

Výbušniny zachraňujúce život

Zvláštnou kategóriou sú výbušniny, ktoré vám môžu zachrániť život. Sú v každom modernom aute a zabezpečujú dnes už takú samozrejmú vec, akou je nafúknutie airbegov pri kolízii auta. Technickému riešeniu tohto systému sa venuje článok autora daného textu vo vedecko-populárnom časopise Quark (https://www.quark.sk/zachranny-vankus.).

Tlaková vlna

Výbušniny a výbuchy sprevádza jav, ktorý nazývame „tlaková vlna“. Princíp vytvorenia tlakovej vlny je pomerne jednoduchý. Zakladá sa na veľmi rýchlej premene kvapalných alebo tuhých látok na látky plynné. Takáto premena je spojená vždy s obrovským nárastom ich objemu. Pre ilustráciu, premena obyčajnej vody na paru zväčší jej objem asi 50 tisíckrát. Pre názornosť si predstavme, že máme v ruke fľašu s jedným litrom vody. Tá ale vo forme pary zaberá celý priestor veľkej izby bežného panelákového domu. Avšak na to, aby sme túto premenu uskutočnili, jej potrebujeme dodať značné množstvo energie vo forme tepla. Výbušniny sú ale látky, ktoré túto energiu nepotrebujú. Majú ju totiž v sebe. Navyše, zmena objemu je ešte väčšia ako pri vode, pretože pri výbuchu vzniká viac rôznych plynov, ktoré majú navyše aj veľmi vysokú teplotu. Tie ničia všetko, čo im príde do cesty, a to buď priamo alebo prostredníctvom oceľových črepín projektilov zbraní a bômb. Šírenie tlakovej vlny v priestore bez prekážok nemožno voľným okom vidieť, avšak v bežnom prírodnom alebo mestskom prostredí ju ľahko spozorujeme podľa mrakov zvíreného prachu, zeminy a trosiek stavieb. 

Čo robí výbušniny, výbušninami?

Väčšina výbušnín sú obyčajné horľavé látky vo forme práškov, šupiniek, zŕn, granúl alebo plastickej hmoty. Horia síce lepšie ako ostatné, avšak za normálnych okolností nevybuchujú. Dá sa dokonca povedať, že z hľadiska možnosti ich samovoľného výbuchu, sú omnoho bezpečnejšie ako mnohé látky, s ktorými sa stretávame v bežnom živote. Jeden z hlavných rozdielov oproti bežným horľavým látkam je, že na to, aby horeli, nepotrebujú vzdušný kyslík. Aby sme však u nich vyvolali explóziu, potrebujeme, aby sa ich premena na plyn udiala naraz. To sa dá dosiahnuť tak, že ju odpálime špeciálnym typom výbušniny (traskaviny), ktorá explóziu vyvoláva silnou ultrazvukovou rázovou vlnou. Traskaviny sú však na rozdiel od moderných výbušnín veľmi nebezpečné látky, ktoré často vybuchujú už v dôsledku malého mechanického nárazu, zvýšenej teploty alebo iného impulzu. Sú súčasťou rozbušiek, avšak v nich sú pred nechceným nárazom bezpečne chránené. Odpaľujú sa elektricky alebo v zbraniach pohybom úderníka na deformovateľnú časť ich ochrany. Druhá možnosť odpálenia výbušnín, ktorá sa môže kombinovať s prvou, je ich umiestnenie v nejakom uzavretom priestore. Tým môže byť nábojnica, štrbina v betóne alebo hornine alebo aj uzavretý sklad budovy alebo kontajnerovej lode. Explozívny priebeh reakcie je spôsobený tým, že primárne horenie malej časti výbušniny okamžite výrazne zvyšuje teplotu a tlak v celom uzavretom priestore. Ten môže tvoriť aj veľké množstvo samotnej výbušniny, pretože bráni dostatočne rýchlemu úniku vznikajúcich plynov. To je aj dôvod, prečo sa riziko  explozívneho priebehu výrazne zvyšuje s nárastom hmotnosti skladovanej výbušniny. To bola aj príčina väčšiny doterajších veľkých explózií dusičnanu amónneho, vrátane tej v Bejrúte v minulom roku. Tu je potrebné povedať, že túto látku síce možno považovať za výbušninu, avšak predovšetkým je to veľmi užitočné poľnohospodárske hnojivo, ktoré svoju nahromadenú chemickú energiu „venuje“ namiesto deštrukcii, radšej rastlinám, ktoré z nej získavajú dusík. I keď je dusíku vo vzduchu dostatok, väčšina rastlín ho nie je schopná z neho získať. V poľnohospodárstve spôsobil dusičnan amónny obrovskú revolúciu, vďaka ktorej sa nielenže mohla zvýšiť úrodnosť poľnohospodárskej pôdy, ale mohla sa využívať aj taká, na ktorej sa dovtedy takmer nič nedalo pestovať. Je nespochybniteľné, že tak ako mnoho ľudí dusičnan amónny pripravil o život, mnoho ich aj zachránil pred hladom.

Máme sa výbušnín báť?               

Mnohí majú pred výbušninami značný rešpekt. Ten je síce opodstatnený, avšak väčšina moderných výbušnín, používaných na mierové či vojenské účely, sú pomerne bezpečné látky. Tie znesú aj dosť nešetrné zaobchádzanie. Bezpečnosť výbušnín je relatívny pojem, avšak ak zohľadníme ich historický vývoj, tak pokrok v tomto ohľade je úplne jasný. Pri tej príležitosti možno spomenúť, že každoročné ceremoniály udeľovania Nobelových cien sú možné iba vďaka úspechom Alfréda Nobela, ktoré spočívali práve v snahe o zníženie rizika pri použití vysoko explozívnej látky, kvapalného nitroglycerínu. Ten stabilizoval najskôr pomocou kremitej horniny diatomitu, neskôr však použil iné spôsoby. Pochopiteľne, interpretovať tvrdenie o bezpečnosti výbušnín spôsobom, že s nimi môzeme robiť všetko, je úplnou katastrofou.      

Náš „nešťastný“ dusičnan amónny je v porovnaní s inými modernými výbušninami tak trochu „ufúľaným“ babrákom. Naopak, banské a stavebné trhaviny, vrátane známeho Semtexu, by sme mohli oprávnene považovať za obdivuhodné zázraky medzi nimi. Väčšinou obsahujú viacero typov výbušných látok a ich zloženie sa zvyčajne optimalizuje podľa konkrétneho použitia - či ide o povrchovú ťažbu hornín v kameňolomoch alebo o demoláciu stavebných objektov. Pri porovnávaní týchto výbušnín so zábavnou pyrotechnikou vidíme obrovský rozdiel medzi „skutočnými“ výbušninami a tými, ktoré sú iba „na efekt“. Pri ich explózii v kameňolomoch mnoho toho nevidíme: iba krátky slabý záblesk a tisíce ton horniny sa v požadovanom smere rútia k zemi. Úžasným zážitkom je tiež vidieť demoláciu objektov Semtexom, vďaka presnému nasmerovaniu tlakovej vlny. To, že dané výbušniny (jedná sa o viac typov) majú vďaka ich použitiu pri teroristických útokoch zlú povesť, nie je však problémom ich českého výrobcu. 

Pozor na výbuchy bez výbušnín!

Ak neberieme do úvahy zranenia spôsobené zábavnou pyrotechnikou, vrátane tej, ktorá bola vyrobená niekde v pivnici „vlastnými silami“, najväčšie nebezpečenstvo v čase mieru predstavujú výbuchy látok, ktoré nezaraďujeme do kategórie výbušnín. Patria k nim explozívne zmesi vzduchu s parami rôznych organických rozpúšťadiel, vrátane etanolu a benzínu. Najväčšie riziko však predstavuje explozívna zmes vzduchu so zemným plynom, ktorého hlavnou zložkou je metán. I keď explozívna zmes je tvorená pomerne úzkym intervalom koncentrácie tohto plynu vo vzduchu, je toto riziko stále vysoké. Bohužiaľ, v decembri roku 2019 sa o tom presvedčili aj obyvatelia paneláku v Prešove. Pri jeho výbuchu zomrelo sedem ľudí a ďalších 40 bolo zranených. K najdôležitejším opatreniam, ktoré majú znížiť počet podobných tragédií, je pridávanie silne zapáchajúcej sírnej organickej zlúčeniny tetrahydrotiofénu (THT) k zemnému plynu, ktorého výrazný zápach upozorňuje aj na jeho malé úniky s veľmi nízkou koncentráciou vo vzduchu. Metán bol zodpovedný aj za explóziu banského uholného plynu v Bani Handlová v auguste 2009, ktoré si vyžiadalo 20 ľudských životov.        

Nebezpečné potraviny

Nebezpečné môžu byť aj nevinne vyzerajúce jemnozrnné prášky, pokiaľ sú vo vzduchu rozptýlené v uzavretých priestoroch. Môže to byť napríklad potravinársky škrob, kakaový prášok, práškový cukor alebo aj prach zo spracovania uhlia, obilnín, dreva alebo textilu. Tento problém sa však týka predovšetkým veľkých priestorov priemyselných výrob. K výbuchu dochádza spravidla z iskier rôznych typov strojov, elektrického vedenia alebo aj z elektrostatického náboja, vznikajúceho pri rýchlej cirkulácii takto kontaminovaného suchého vzduchu. Znalosť konkrétnych príčin viedla k opatreniam, ktoré v porovnaní s minulosťou výrazne znížili počet takýchto nehôd.