Zonder bescherming corrodeert een stalen kademuur. Daarom worden kades doorgaans voorzien van opofferingsanodes, zodat roest geen kans krijgt. Een alternatieve beschermingsmethode is duurzamer, ‘slimmer’ en werkt met anodes onder ‘opgedrukte stroom’. Bij de HES Hartel Tank Terminal in de Rotterdamse haven wordt maar liefst twee kilometer kade op deze wijze beschermd.
Sinds de scheepsvaart in de negentiende-eeuw overstapte van hout op metaal als het voornaamste constructiemateriaal is het een actueel vraagstuk: hoe beschermen we onze vitale metalen bouwwerken tegen de desastreuze uitwerking van corrosie, beter bekend als ‘roest’. Want dit natuurlijke proces ‘eet’ metaal sluipenderwijs op waardoor, uiteindelijk, elke metalen constructie bezwijkt. Gelukkig ontdekte de Britse scheikundige Sir Humphrey Davy in 1824 een manier om het corrosieproces bij schepen te stoppen. Hoe? Simpelweg door blokken weekijzer te bevestigen op de koperen scheepshuid. Gevolg: het minst edele metaal – het weekijzer – lost op, maar de onderliggende scheepshuid blijft corrosievrij.
Duikers
Tot op de dag van vandaag worden schepen en kades op deze manier beschermd door ze te voorzien van ‘opofferingsanodes’. Maar er kleven wel nadelen aan deze methode. ‘De anodes moeten grofweg eens in de 25 jaar worden vernieuwd’, zegt Robin Duvaloois. En hij kan het weten: als asset manager van Havenbedrijf Rotterdam heeft hij vele kilometers kademuur onder zijn hoede. ‘Concreet betekent het dat duikers dan wekenlang bezig zijn om alle anodes te vervangen. Dat is kostbaar en heeft een grote impact op de scheepvaart rondom zo’n kade. En dus op de bedrijfsprocessen van onze klanten.’
Twee penlight-batterijen
Het goede nieuws is: er bestaat een alternatieve beschermingstechniek zonder deze nadelen. Hierbij worden de anodes gekoppeld aan een spanningsbron, waardoor ze permanent onder een klein stroompje staan (‘opgedrukte stroom’) en niet oplossen. ‘Compleet ongevaarlijk trouwens, dat stroompje. Het gaat om een spanning van vier, vijf volt, vergelijkbaar met twee penlight-batterijen’, verduidelijkt Ruurd Dijkstra, projectleider bij Van der Heide, een van de marktleiders op het gebied van kathodische beschermingssystemen (de overkoepelde term voor dit type bescherming). Opgedrukte stroom bestaat al enkele decennia, maar is vooralsnog weinig op deze schaal toegepast in de Rotterdamse haven. ‘Maar daar komt verandering in’, voorspelt Duvaloois. ‘Deze techniek past volledig binnen onze strategie om uit te groeien tot de slimste en schoonste haven.’
Glasvezelnetwerk
Om te beginnen met dat ‘schoonste’. Duvaloois: ‘Omdat de anodes na plaatsing niet meer vervangen hoeven te worden, gebruik je veel minder grondstoffen. Dat maakt de CO2-voetafdruk veel kleiner. Plus het bijkomende voordeel van veel minder onderhoud uiteraard.’ Maar wat maakt opgedrukte stroom dan eigenlijk slim? Dijkstra: ‘Op de kade plaatsen we sensoren, waarmee we precies kunnen monitoren of er sprake is van corrosie. Mocht een bepaald deel van de kademuur meer bescherming nodig hebben, dan kunnen we dat eenvoudig inregelen.’
Hoe dat in de praktijk werkt, zien we op de kade van de HES Hartel Tank Terminal op de Maasvlakte. Dijkstra opent een grijze, metalen deksel. Daaronder een betonnen put – een van de 52 op de terminal – waarin drie kleuren kabels eindigen bij een elektronische unit. ‘De rode en zwarte kabels zorgen voor het spanningsverschil tussen anode en kade. En die gele is een glasvezelkabel voor alle meetdata. Die eindigt in die stuurkast’, zegt Dijkstra, wijzend naar een gebouwtje aan het einde van de kade. ‘En het mooie is’, vult Duvaloois hem aan, ‘wij kunnen alle gegevens op afstand uitlezen. Die data gebruiken we ter optimalisatie van toekomstige systemen.’
Honderd jaar of meer
Want dat er meer Rotterdamse kades zullen worden beschermd met opgedrukte stroom staat vast. ‘Sowieso geldt dat voor nieuwe kademuren’, zegt Duvaloois. ‘Maar we onderzoeken ook met Van der Heide hoe we bestaande kademuren – nu nog voorzien van opofferingsanodes – op deze schone en slimme manier kunnen beschermen.’ Dijkstra: ‘De resultaten zijn zeer bemoedigend, we denken dat daar mooie kansen liggen.’ Tot die tijd geldt de kade van de HES Hartel Tank Terminal als een fraai Rotterdams uithangbordje voor opgedrukte stroom. Ook in de internationale context. ‘Deze schaalgrootte is wel uniek’, zegt Dijkstra, al ruim twintig jaar in binnen- en buitenland verantwoordelijk voor de aanleg van kathodische beschermingssystemen. Ook Duvaloois is trots op het eindresultaat. ‘Dit systeem gaat zeker vijftig, maar waarschijnlijk wel honderd jaar of langer mee. Deze kade gaat ons overleven.’
Hoe werkt kathodische bescherming?
Corrosie van metaal speelt zich af op een moleculair niveau: het ijzer reageert met het zuurstof in water, waardoor het ionen verliest. Als gevolg van dit natuurlijke proces verandert de moleculaire structuur van ijzer: er vindt ‘roestvorming’ plaats. Dit proces kun je blokkeren door ionen te leveren aan het metaal via een stroompje op de anode. Zo wordt het metaal inert – het reageert niet meer met zuurstof – en stopt de corrosie.
HES Hartel Tank Terminal: feiten en cijfers
De kademuur van de terminal is in totaal 2 kilometer lang: 1 kilometer diepzeekade en 1 kilometer kade behorende bij de binnenhaven. Op de kade zijn 370 anodes aangebracht. De kortste anodes op de binnenvaartkade zijn 5 meter lang, de langste anodes in het diepste stuk van de diepzeekade bemeten maar liefst 18 meter. De anodes worden van stroom voorzien vanuit 52 putten met gelijkrichterkasten.