Metan w mieszaninie z powietrzem jest gazem wybuchowym przy stężeniu objętościowym
Metan w mieszaninie z powietrzem staje się gazem wybuchowym, gdy jego stężenie objętościowe mieści się w zakresie od 5% do 15%. Jest to tzw. zakres wybuchowości metanu, znany też jako granice wybuchowości. W praktyce górniczej oraz w przemyśle chemicznym ten przedział jest bardzo ważny, bo to właśnie wtedy mieszanka metanu i powietrza może zainicjować wybuch pod wpływem zapłonu – np. od iskry czy gorącej powierzchni. Poniżej 5% metan jest zbyt rozcieńczony, żeby się zapalić, a powyżej 15% w mieszaninie brakuje już wystarczającej ilości tlenu do podtrzymania reakcji wybuchowej. Moim zdaniem znajomość tych wartości to podstawa w każdej pracy związanej z bezpieczeństwem, zwłaszcza w kopalniach węgla, gdzie metan jest naturalnym gazem towarzyszącym wydobyciu. Zgodnie z polskimi i międzynarodowymi normami BHP oraz instrukcjami dla służb ratowniczych, detekcja stężenia metanu powyżej 1% już jest sygnałem ostrzegawczym, ale realne zagrożenie wybuchem pojawia się właśnie od 5%. W praktyce stosuje się różnego rodzaju systemy wentylacyjne i monitoring atmosfery kopalnianej, aby trzymać stężenia metanu daleko od tego niebezpiecznego zakresu. Warto sobie uświadomić, że nawet niewielki błąd w ocenie tych wartości może prowadzić do katastrofy – dlatego branża bardzo restrykcyjnie podchodzi do tych liczb.
Wiele osób myli się przy określaniu zakresu wybuchowości metanu w powietrzu, bo intuicyjnie wydaje się, że nawet bardzo niskie stężenia mogą być groźne albo, że wybuch następuje dopiero przy znacznie wyższych wartościach. Tymczasem metan potrzebuje konkretnej proporcji z tlenem do zapłonu. Stężenie od 0,5% do 0,9% jest zdecydowanie za niskie – w tej sytuacji metan po prostu nie ma dość cząsteczek na jednostkę objętości, żeby podtrzymać reakcję łańcuchową wybuchu. Podobnie stężenia od 1% do 3% są już odnotowywane jako podwyższone, ale wciąż nie tworzą atmosfery wybuchowej; w praktyce to sygnał alarmowy do zwiększenia wentylacji, jednak wybuch nie nastąpi. Z kolei wybór zakresu 20%–30% wydaje się sensowny z myślenia „im więcej, tym gorzej”, ale tu wchodzi w grę niedobór tlenu – metan jest wtedy zbyt skoncentrowany i nawet obecność zapłonnika nie spowoduje wybuchu, bo tlen nie podtrzyma tej reakcji. Standardy przemysłowe jasno wskazują, że tylko przedział 5%–15% objętości metanu w powietrzu jest groźny. Często spotyka się ten błąd wśród osób rozpoczynających pracę w branży górniczej, które przeceniają zagrożenie niskimi stężeniami lub lekceważą fakt, że bardzo wysokie stężenia są mniej niebezpieczne pod względem wybuchowości niż te „środkowe”. W praktyce liczy się precyzja – dlatego tak ważny jest stały monitoring atmosfery i wiedza na temat tych konkretnych granic, bo błędna ocena zakresu grozi nie tylko przerwaniem pracy, ale też poważnym zagrożeniem życia.