Ontmanteling van chemische wapens

Inhoud

Startpagina

Ontmanteling van chemische wapens

103–1

Ontmanteling van chemische wapens door Ir. M. van Zelm Prins Maurits Laboratorium TNO

1. 2. 3. 4. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 5. 6. 7.

Inleiding Chemische wapens Vernietigingsmethoden Chemische omzetting Zenuwgassen Mosterdgassen Andere chemische strijdmiddelen Afval Verbranding Kosten Aanvullende literatuur

8 Chemische feitelijkheden

december 1993

103– 3 103– 3 103– 4 103– 6 103– 6 103– 7 103– 8 103– 8 103– 8 103–10 103–11

tekst/103

Inhoud

Startpagina


1.

103–3

Inleiding

Sinds 1969 is er in het kader van de Verenigde Naties in Genève onderhandeld over een verbod op chemische wapens dat veel verder gaat dan het uit 1925 daterende Protocol van Genève. Het nieuwe verdrag, de Chemische Wapen Conventie (CWC) verbiedt net als het Protocol het gebruik van chemische wapens maar daarenboven ook de ontwikkeling, produktie, opslag en overdracht aan derden. Hierbij worden de landen die partij worden bij dit verdrag verplicht zich te onderwerpen aan een strikte controle op de naleving van het verdrag (verificatie). Dit geldt dan ook voor de chemische industrie in die landen. Deze controle zal worden uitgevoerd door een op te richten organisatie : de Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons, OPCW, die zijn zetel in Den Haag zal hebben. In de zomer van 1992 is er door de 39 landen die in Genève onderhandeld hebben overeenstemming bereikt over een verdragstekst. In januari 1993 heeft de ondertekening in Parijs plaatsgevonden. Direct hierna is een voorbereidingscommissie aan de slag gegaan om de OPCW op te richten. Zodra een voorgeschreven aantal landen het verdrag geratificeerd zal hebben, maar niet eerder dan twee jaar na de ondertekening, treedt het verdrag in werking. Op zijn vroegst kan het verdrag dus in 1995 van kracht worden. Binnen 30 dagen na het in werking treden van het verdrag moeten landen die chemische wapens bezitten deze wapens, evenals de produktie-installaties ervoor, bij de OPCW aanmelden tezamen met plannen voor de vernietiging ervan. Daarvoor is een periode van minimaal tien jaar voorzien. Deze lange duur hangt samen met de moeilijkheid om de grote hoeveelheden chemische wapens op een verantwoorde, veilige en milieusparende manier te vernietigen. Hierdoor zal de vernietiging ook niet evenredig verdeeld over de tien jaar behoeven plaats te vinden. Het verdrag stelt hierover dat vijf jaar na het in werking treden ervan tenminste 20 % en na 7 jaar tenminste 50 % van de hoeveelheid moet zijn vernietigd. 2.

Chemische wapens

De Chemische Wapen Conventie geeft een zeer brede definitie van chemische wapens door elke voor mens of dier giftige chemische stof, alleen of in combinatie met een verspreidingsmiddel (bijvoor8 Chemische feitelijkheden

december 1993

tekst/103

Inhoud

Startpagina

103–4


beeld een bom), chemisch wapen te noemen. Tenzij deze stoffen voor andere doeleinden toegelaten worden, zijn de ontwikkeling, produktie, opslag en overdracht naar derden ervan verboden. In lijsten („schedules”) worden als voorbeelden van de giftige stoffen die er in ieder geval onder vallen de thans bekende chemische strijdmiddelen vermeld. Welke dat zijn en wat hun eigenschappen zijn is behandeld in Chemische feitelijkheden 1984 - 018/019. Welke hoeveelheden chemische wapens in de komende jaren zullen moeten worden vernietigd is in feite nog niet bekend. Daarover zal meer duidelijkheid komen als de CWC van kracht wordt (niet vóór 1995) en elk land dat partij is bij dit verdrag opgave zal hebben gedaan van de voorraden. Alleen van de Verenigde Staten en de vroegere Sovjet-Unie zijn globale getallen bekend: uitgedrukt in hoeveelheden chemische strijdmiddelen beschikt elk van deze landen over 30.000 tot 40.000 ton. Hoeveel daarvan al in verschillende soorten munitie zit en hoeveel nog in voorraadvaten is onbekend. Wel is bekend gemaakt om welke chemische strijdmiddelen het in deze landen gaat, namelijk zenuwgassen (sarin, soman, VX) en blaartrekkers (mosterdgas, Lewisiet). In Irak zijn door inspectieteams van de Speciale Commissie van de Verenigde Naties circa 25.000 stuks diverse soorten munitie gevonden, gevuld met het traangas CS, met mosterdgas of met de zenuwgassen sarin en cyclohexylsarin, naast voorraden van circa 200 ton mosterdgas en 75 ton zenuwgas. In oude munitie uit de Eerste en Tweede Wereldoorlog worden tal van andere chemische strijdmiddelen aangetroffen, waaronder arseenhoudende verbindingen zoals bijvoorbeeld het irritans Adamsiet, stikstofmosterdgassen en (in Italië relatief grote hoeveelheden) van een mengsel van mosterdgas en fenyldichloorarsine. 3.

Vernietigingsmethoden

De CWC schrijft niet voor op welke wijze de vernietiging van chemische wapens moet plaatsvinden. Wel wordt expliciet gezegd dat methoden zoals het dumpen in zee of ander water, begraven op het land en zogenaamde ‘open-pit burning’ (verbranden in de buitenlucht) niet zijn toegestaan. 8 Chemische feitelijkheden

december 1993

tekst/103

Inhoud

Startpagina


103–5

In het verleden is dumpen in zee wel veelvuldig toegepast om van chemische munitie af te komen. Wanneer dat gebeurde in relatief ondiep water, zoals in de Oostzee vlak na de Tweede Wereldoorlog met voorraden Duitse chemische munitie, is dat niet zonder gevaren gebleken. Over de jaren zijn vele Scandinavische vissers met mosterdgas in aanraking gekomen. „Open-pit burning” is recentelijk nog toegepast door de Speciale Commissie van de Verenigde Naties voor een aantal beschadigde en lekkende 122 mm raketten gevuld met zenuwgas, die te gevaarlijk waren om te transporteren en op andere wijze te vernietigen. Onlangs werd door Russische technici een nog niet eerder toegepaste methode voorgesteld, waarbij voorraden chemische strijdmiddelen en munitie met verpakking en al in diepe ondergrondse ruimten worden geplaatst om ze daar door middel van een nucleaire explosie te vernietigen. Hoewel dit zeker een snelle en effectieve methode zou zijn, lijkt een publieke acceptatie hiervan niet zo waarschijnlijk. Chemische strijdmiddelen zijn in het algemeen door verbranding of behandeling met goedkope chemicaliën zoals logen en oxidatiemiddelen (bijvoorbeeld hypochloriet) onschadelijk te maken. Het is dan wel noodzakelijk eerst het chemisch strijdmiddel te verwijderen uit het voorraadvat of de munitie. In het geval van een voorraadvat of van sproeitanks is dit goed te doen, maar het wordt al lastiger als het chemisch strijdmiddel in munitie aanwezig is waarin zich ook een explosieve stof bevindt. In dat geval moet de munitie zorgvuldig worden gedemonteerd: de ontsteker (indien aanwezig) en de explosieve stof worden verwijderd, daarna wordt het chemisch strijdmiddel eruit gehaald en tenslotte moet de munitie worden ontsmet. Soms gaat het om munitie in zeer slechte staat, zoals het geval met oude munitie uit de Eerste Wereldoorlog, waarvan jaarlijks in België nog een grote hoeveelheid wordt gevonden. Demontage is meestal niet mogelijk. Als demontage wel mogelijk is, is dat bij grote aantallen zeer tijdrovend mede door de hoge eisen die aan de veiligheid worden gesteld. Vandaar dat er in de Verenigde Staten een proces is ontwikkeld, maar nog niet toegepast, waarbij de munitie met vloeibare stikstof wordt bros gemaakt, waarna zij met zware persen kan worden verbrijzeld. Het resulterende mengsel van metaal, explosief en chemisch 8 Chemische feitelijkheden

december 1993

tekst/103

Inhoud

Startpagina

103–6


strijdmiddel wordt dan direct in een oven gevoerd en bij hoge temperatuur verbrand. Een andere nog niet eerder toegepaste methode, die veelbelovend lijkt is de zogenaamde „waterjet cutting”. Hierbij wordt de munitie met behulp van een waterstraal onder hoge druk opengesneden. 4.

Chemische omzetting

4.1.

Zenuwgassen

Zenuwgassen kunnen onschadelijk worden gemaakt door reactie met logen. In het geval van bijvoorbeeld isopropylmethyl-fosfonfluoridaat (sarin) is de eerste reactie een splitsing van de P-F binding: 0886-0104

O

O

_

OH C3H7O

P

F

C3H7O

CH3

P

OH

CH3

In geconcentreerde logen splitst ook de P-O binding en ontstaat het zout van methylfosfonzuur: 0886-0113

O

C3H7O

P

O

F + 3NaOH

CH3

NaO

P

O Na + C3H7OH + NaF + H2O

CH3

Volgens deze methode heeft het Amerikaanse leger in het verleden wel sarin uit oude munitie vernietigd. Het is ook de methode die door de Speciale Commissie van de Verenigde Naties wordt gebruikt om de Iraakse zenuwgassen te vernietigen. In het geval van sarin verloopt de reactie snel, maar voor zenuwgassen zoals cyclohexylsarin en soman is de reactiesnelheid aanmerkelijk lager doordat de oplosbaarheid in water geringer is. De 8 Chemische feitelijkheden

december 1993

tekst/103

Inhoud

Startpagina


103–7

zenuwgassen van het V-type zijn zelfs behoorlijk bestand tegen hydrolyse. Versnelling van de hydrolyse-reactie is mogelijk door toevoeging van hypochloriet of peroxiden. In de voormalige SovjetUnie is een proces ontwikkeld waarbij monoethanolamines bij de hydrolyse worden gebruikt. Een voordeel hiervan is dat de afvalstroom van organisch-chemische aard is en daardoor gemakkelijker door verbranding verder kan worden vernietigd. Meestal wordt echter de afvalstroom ingedampt en worden de resulterende zouten opgeslagen. 4.2.

Mosterdgassen

Mosterdgassen kunnen ook door hydrolyse onschadelijk worden gemaakt: 0886-0105

+ HCl

CH2CH2OH + H2O

S(CH2CH2Cl)2

S

S(CH2CH2OH)2 – HCl

+ H2O CH2CH2Cl

Het tussenprodukt is nog wel giftig maar het eindprodukt thiodiglycol niet. De reactie is snel, maar een probleem is dat mosterdgas nauwelijks in water oplost. Om een redelijk snelle omzetting te krijgen moet een grote overmaat water worden gebruikt en heftig worden geroerd. Bovendien dient bij hoge temperatuur te worden gewerkt en moet steeds loog worden toegevoegd om het gevormde zoutzuur weg te nemen. Deze methode is door Canada een aantal jaren geleden gebruikt om 600 ton mosterdgas uit de Tweede Wereldoorlog met een snelheid van circa 7 ton per dag om te zetten. Het eindprodukt bevatte voornamelijk thiodiglycol, water, calciumzouten van de neutralisatie met calciumhydroxide, maar ook polysulfiden die een afschuwelijke stank veroorzaakten. Uiteindelijk is dit mengsel verbrand.


december 1993

tekst/103

Inhoud

Startpagina

103–8 4.3.


Andere chemische strijdmiddelen

Oude en overtollige voorraden bevatten een variëteit aan chemische strijdmiddelen. Deze kunnen in het algemeen met soortgelijke reacties als voor de zenuwgassen en mosterdgassen zijn beschreven onschadelijk worden gemaakt. Arseenverbindingen, zoals Lewisiet en Adamsiet leveren bij hydrolyse verbindingen die ook weer giftig zijn. Hiervoor is oxidatie de aangewezen methode. Aangezien arseen niet in het milieu mag worden gebracht moet uiteindelijk een onoplosbaar produkt worden verkregen, dat kan worden opgeslagen. Italië heeft onlangs een hoeveelheid van een mengsel van mosterdgas en fenyldichloorarsine vernietigd door oxidatie met waterstofperoxide, gevolgd door neutralisatie met calciumhydroxide waarna met de oplossing beton werd gemaakt, dat werd opgeslagen. 4.4.

Afval

Bij de genoemde chemische omzettingen ontstaan enorme waterige afvalstromen. Daarnaast levert de ontsmetting van munitie en/of voorraadvaten ook weer grote hoeveelheden waterig afval op. Deze kunnen worden verbrand (zoals Canada deed met het produkt van de hydrolyse van mosterdgas) of het water kan worden verdampt zodat een mengsel van zouten overblijft, dat kan worden opgeslagen. Het laatste werd in de Verenigde Staten gedaan. 5.

Verbranding

Zenuwgassen en mosterdgassen kunnen bij temperaturen boven 800 °C met hoge omzettingsefficiënties (meer dan 99,99999 %) worden omgezet. De meeste stoffen hebben een voldoend hoge calorische waarde om uit zichzelf te kunnen branden. Omdat deze stoffen chloor, fluor, zwavel en fosfor bevatten komen in de verbrandingsgassen naast koolstofdioxide en water ook zwaveldioxide, zoutzuurgas, fluorwaterstof en fosforpentoxide voor. Bij de vernietiging van een voorraad van 40 ton (Nederlands) mosterdgas in Indonesië in 1979 werden de verbrandingsgassen niet gereinigd


december 1993

tekst/103

Inhoud

Startpagina


103–9

omdat dat in deze speciale situatie niet noodzakelijk geacht werd. In het algemeen zullen deze gassen echter niet in de atmosfeer mogen worden geloosd. De verbrandingsgassen dienen daarom na koeling door wastorens te worden geleid waar de zure componenten met loog worden uitgewassen. Door verdamping van het water worden mengsels van zouten verkregen die worden opgeslagen. In het geval van arseenhoudende chemische strijdmiddelen wordt een aërosol van arseentrioxide gevormd die moet worden afgevangen en bijvoorbeeld kan worden omgezet in het onoplosbare ijzerarsenaat. In Duitsland waar een van de eerste installaties voor verbranding van chemische strijdmiddelen werd gebouwd voor de vernietiging van oude munitie uit de Eerste en Tweede Wereldoorlog, wordt dit arsenaat vervolgens in oude zoutmijnen opgeslagen. In deze installatie, waarvan een tweede in aanbouw is, wordt het chemisch strijdmiddel eerst uit de geopende munitie verdampt waarna de verbranding bij hoge temperatuur plaatsvindt. In de Verenigde Staten heeft het leger bij de vernietiging van de voorraden chemische wapens gekozen voor verbranding bij hoge temperatuur. Op ervaring, opgedaan met een testinstallatie in Tooele Army Depot, is het plan gebaseerd een achttal installaties te bouwen bij de voornaamste opslagplaatsen van chemische wapens. JACADS (Johnston Atol Chemical Agent Disposal System) is de eerste in deze reeks. Deze installatie is sinds 1990 in bedrijf op Johnston Atol in de Stille Oceaan waar circa 6 % van de Amerikaanse voorraad chemische wapens ligt opgeslagen. Chemisch strijdmiddel en explosieve stof worden uit de munitie gehaald (dit proces is sterk geautomatiseerd) waarna alle componenten (strijdmiddel, explosieve stof, verpakking, metalen delen, etc) in verschillende ovens aan hoge temperaturen (boven 1000 °C) worden blootgesteld. Een groot deel van de installatie betreft de reiniging van de verbrandingsgassen. Tot oktober 1991 waren in JACADS 7500 M55 raketten vernietigd met in totaal 34 ton zenuwgas. Dit was aanzienlijk minder dan verwacht, door allerlei technische problemen voornamelijk met het mechanische deel van de munitiebehandeling. Van het begin af aan heeft JACADS onder sterke publieke druk gestaan in verband met mogelijke luchtverontreiniging met dioxinen. Greenpeace heeft hierbij een actieve rol gespeeld. Als gevolg hiervan heeft het Amerikaanse leger van het Congres opdracht ge8 Chemische feitelijkheden

december 1993

tekst/103

Inhoud

Startpagina

103–10


kregen de keuze van verbranding opnieuw te bezien en daarbij ook nieuwere technologieën te bekijken. Als dit er inderdaad toe zal leiden dat een nieuw proces wordt gekozen, zal er zeer waarschijnlijk een aanmerkelijke vertraging in de vernietiging van het Amerikaanse chemische wapenarsenaal optreden. In de Russische Federatie, de erfgenaam van het chemische wapenarsenaal van de Sovjet-Unie, bestaan bij lokale overheden en plaatselijke bevolking grote weerstanden tegen de vestiging van vernietigingsinstallaties in hun gebied. Enige jaren geleden leidde dat ertoe dat een pas gebouwde installatie voor de hydrolyse van zenuwgassen in Chapayevsk niet in werking kon worden gesteld. De Russische regering zal dan ook veel moeite moeten doen om aan te tonen dat te ontwerpen installaties geen gevaren voor de bevolking zullen opleveren. Technologisch heeft Rusland een achterstand maar door samenwerking met de Amerikanen in het kader van de bilaterale ontwapeningsovereenkomst (Wyoming Akkoorden) kan deze worden ingehaald. 6.

Kosten

Met de vernietiging van chemische wapens zijn zeer hoge kosten gemoeid. Dit wordt vooral veroorzaakt door de strenge eisen die met betrekking tot de veiligheid van de werkers en de omgeving moeten worden gesteld, maar ook door de maatregelen om het milieu te ontzien. JACADS heeft 350 miljoen dollar gekost en geschat wordt dat nog eens 425 miljoen dollar nodig is voor het uitvoeren van de vernietiging. Het gaat hier slechts om circa 6 % van de Amerikaanse voorraad. Het totale vernietigingsprogramma wordt op bijna 8 miljard dollar geraamd. De Russen schatten dat er voor het opruimen van hun voorraden 10 miljard dollar nodig zullen zijn. Daarbij verwacht de Russische Federatie behalve technische ook financiële bijstand van westerse landen.


december 1993

tekst/103

Inhoud

Startpagina


103–11

7.

Aanvullende literatuur

–

K. K. Babievsky, Methods of destruction of Chemical Warfare Agents. In: Chemical Disarmament, New Weapons for Old, Stockholm International Peace Research Institute, 1975, p. 102110. (ISBN 91-85114-27-8). Disposal of Chemical Agents, United Nations Conference on Disarmament, CD/173, dated 18 April 1981. National Research Council of the National Academy of Sciences (USA), Disposal of Chemical Munitions and Agents. National Academy Press, Washington DC (1984). Report of Experts Meeting on the Destruction of Chemical Weapons, United Nations Conference of Disarmament, Chemical Working Group, Working Paper 377, 9 December 1992. Alfred Picardi, Paul Johynston, Ruth Stringer: Alternative Technologies for the Detoxification of Chemical Weapons: An Information Document. Greenpeace International, 1436 U Street, N.W., Washington DC 20009, 24 Mai 1991.

– – – –


december 1993

tekst/103

Ontmanteling van chemische wapens

Recommend Documents