(Nie)słodka historia
15 Marca 20227 lutego 2008 r. w okolicach godz. 19.15 na terenie fabryki Port Wentworth w Georgii, należącej do Imperial Sugar Company, doszło do serii potężnych wybuchów wywołanych pyłem cukrowym.
Śmierć na miejscu zdarzenia poniosło osiem osób, kolejne sześć ofiar zmarło w wyniku obrażeń, 36 pracowników cukrowni doznało poważnych poparzeń i urazów. Całkowicie zniszczone zostały silosy magazynujące surowiec, obszar pakowania produktu i załadunku wagonów kolejowych, częściowemu zniszczeniu uległ sektor rafinacji cukru.
Imperial Sugar Company
Imperial Sugar Company należy do największych producentów cukru trzcinowego na świecie. W 2007 r. pod szyldem tego przedsiębiorstwa wyprodukowano 1,3 mln ton cukru trzcinowego, co pokrywało 8% zapotrzebowania Stanów Zjednoczonych na ten produkt. Obecnie posiada rafinerie w USA, Azji, Brazylii oraz 16 centrach towarowych na całym globie. Swoją działalność rozpoczęła w 1851 r.
Sama fabryka Port Wentworth powstała w 1916 r. i do momentu katastrofy pracowała nieprzerwanie przez 92 lata. Obiekt ten lata świetności miał więc już za sobą i jak określali to pracownicy - był przestarzały i mocno wyeksploatowany. W cukrowni wykonywany był dziewięcioetapowy procesie rafinacji, w wyniku której z trzciny cukrowej powstawał trzcinowy cukier granulowany. Na rok przed katastrofą fabryka Port Wentworth zatrudniała ponad 350 pracowników, a roczna produkcja cukru przekraczała 700 000 ton.
Uwaga niebezpieczeństwo
Cukier jest uznawany za produkt, który w formie pyłu stanowi poważne zagrożenie dla zakładu produkcyjnego, jak i jego otoczenia, z uwagi na swój potencjał wybuchowy. Zagrożenie to wzrasta, gdy pył cukrowy uwalnia się w niewentylowanej, ograniczonej przestrzeni, a dodatkowo rozproszony jest w innych strefach budynku (tak jak w przypadku cukrowni Port Wentworth).
Gdy dochodzi do eksplozji nagromadzonego pyłu cukrowego, ogień może rozprzestrzenić się na inne zanieczyszczone pyłem obszary i wyzwolić reakcję łańcuchową prowadzącą do serii kolejnych wybuchów. Wybuchy te cechują się zazwyczaj większą siłą niż wybuch inicjujący, z uwagi na zwiększoną liczbę cząstek palnego pyłu zawieszonego z powietrzu.
Podstawowym działaniem profilaktycznym w przypadku zapłonu pyłu cukrowego jest więc zapobieganie nadmiernemu pyleniu surowca na każdym etapie jego obróbki, a także magazynowania, transportu i pakowania.
Punkt zapalny
Potencjalnym źródłem zapłonu palnego pyłu może stać się kontakt z otwartym ogniem, gorącą powierzchnią, iskrą elektryczną czy wystąpienie wyładowania statycznego. W miejscach szczególnie narażonych na wzrost stężenia i gromadzenie się pyłu palnego należy kontrolować występujące źródła zapłonu, minimalizując w ten sposób ryzyko pożaru i wybuchu.
W zakładach Imperial Sugar wyznaczono miejsca przeznaczone do palenia, zlokalizowane z dala od urządzeń stwarzających ryzyko wystąpienia wybuchu lub pożaru. Zostały one wprowadzone w ramach procedur kontroli otwartego ognia. Pracownicy mieli również obowiązek sprawowania kontroli nad materiałami palnymi oraz zapewnienie dozoru pożarowego przy pracach na gorąco. W toku postępowania wyjaśniającego katastrofę otwarty ogień został wykluczony jako przyczyna zapłonu pyłu cukrowego o obiekcie Port Wentworth.
Kolejną odrzuconą przez Chemical Safety Board (CSB) hipotezą był zapłon spowodowany iskrą elektryczną. Badaniu poddane zostały dwa z czterech ocalałych przełączników krańcowych, które znajdowały się wewnątrz nowo zamontowanej obudowy przenośnika taśmowego. Jak wynika z ustaleń, zastosowano przełączniki w wykonaniu przeciwwybuchowym, dlatego prowadzący dochodzenie nie uznali ich za prawdopodobne źródło zapłonu.
Przyczyną zapłonu zgromadzonego pyłu cukrowego nie mogła stać się również iskra elektryczna wytworzona na drodze tarcia pomiędzy stalową powierzchnią przenośnika a zakleszczonym kołem podporowym lub zamontowaną obudową. Testy laboratoryjne wykazały, że aby doszło do zdarzenia inicjującego, powierzchnia kontaktu musiałaby poruszać się z prędkością 9,2 m/s - w przypadku przenośnika taśmowego w obiekcie Port Wentworth było to jedynie 1,5 m/s.
Ze względu na ogrom zniszczeń spowodowanych wybuchami i długotrwałymi pożarami śledczy nie byli w stanie jednoznacznie określić źródła zapłonu, które doprowadziło do powstania pierwotnej eksplozji. Za najbardziej prawdopodobną przyczynę wybuchu inicjującego badacze CSB uznali kontakt palnego pyłu z gorącą powierzchnią stalowego przenośnika taśmowego.
Na potrzeby śledztwa przeprowadzono serię eksperymentów, w których badano minimalną temperaturę zapłonu (MTZ) różnego rodzaju pyłów palnych. W zależności od rodzaju aparatury MTZ dla pyłu cukrowego wahała się w granicach 360-420°C. Badanie wykazało, że minimalna temperatura zapłonu spada, gdy wzrasta czas kontaktu z nagrzaną powierzchnią.
Jak wynika z rozmów przeprowadzonych z operatorami urządzeń z Port Wentworth, łożyska stalowego przenośnika taśmowego czasami ulegały awarii i mocno się nagrzewały. Gorący element umieszczony wewnątrz szczelnie obudowanego, niewentylowanego przenośnika taśmowego mógł z łatwością stać się źródłem zapłonu dla zgromadzonego w nim pyłu cukrowego. Ryzyko wzrastało, jeżeli sytuacja ta trwała przez zbyt długi czas, tak jak prawdopodobnie działo się w tym przypadku. Dodatkowe zagrożenie stanowi fakt, że tlący się w takich warunkach cukier uwalnia gazy spalinowe, które unosząc się i mieszając z pyłem cukrowym, obniżają temperaturę zapłonu czystego pyłu cukrowego.
Ziarnko do ziarnka
Cukier po procesie rafinacji był magazynowany w trzech betonowych silosach o średnicy 12 m i wysokości 30 m. Następnie produkt był wyprowadzany z silosów przez zsyp i transportowany przez system składający się z dziesiątek przenośników ślimakowych, taśmowych oraz elewatorów kubełkowych po całym obszarze pakowania. Gotowe produkty były paletyzowane i przekazywane do magazynu, gdzie czekały na dystrybucję do klientów lub trafiały bezpośrednio na ciężarówki czy do obszaru załadunku wagonów kolejowych.
Podczas przenoszenia cukru na podajnik taśmowy notorycznie dochodziło do blokowania wylotów zsypów, w których tworzyły się zbrylenia - skutkowało to rozsypywaniem się cukru na posadzkę. Ponadto, mimo że elewatory kubełkowe były zamknięte, a przenośniki taśmowe zakryte, nie były one odpowiednio zabezpieczone przed uwalnianiem się pyłu cukrowego.
Do procesów rozdrabniania i kruszenia cukru wykorzystywano młyny młotkowe, które również produkowały znaczną ilość pyłu cukrowego. System odpylania został doprowadzony do młynów, urządzeń przesiewających i maszyn pakujących. Do odpylaczy suchych podłączono instalacje transportujące pył pochodzący z obróbki cukru pudru i skrobi kukurydzianej, natomiast do odpylaczy mokrych - instalacje obsługujące proces cukru granulowanego.
Jak wynika z przeprowadzonego w styczniu 2008 r. przeglądu systemu usuwania pyłu, istniejąca instalacja była w złym stanie technicznym, niektóre z urządzeń były zbyt mało wydajne lub nieprawidłowo zamontowane. Ponadto stwierdzono, że niektóre rurociągi odprowadzające pył zostały częściowo, a w niektórych lokalizacjach całkowicie zablokowane przez pył cukrowy. Pył ten uwalniał się więc w dużych ilościach, osadzając się na maszynach, przewodach, rurach, oprawach oświetleniowych, belkach stropowych oraz podłodze. Powierzchnie te nie były regularnie czyszczone, przez co wysokość rozsypanego cukru sięgała od kilku do nawet kilkudziesięciu centymetrów.
Niecałe dwa miesiące przed katastrofą kierownicy przedsiębiorstwa wraz z personelem odpowiadającym za jakości przeprowadzili wewnętrzną kontrolę, która wykazała, że istnieje konieczność rutynowego usuwania z podłóg ton rozsypanego cukru i poddawania go ponownej obróbce. Personel twierdził, że unoszący się w powietrzu pył cukrowy oraz rozsypujący się w procesie obróbki i pakowania cukier stanowił stały problem, a znaczne ilości zalegającego na posadzkach produktu były standardowym widokiem.
Ostatnia zła decyzja
W 2007 r. przenośniki taśmowe pod silosami otoczono szczelną obudową ze stali nierdzewnej, której zadaniem była ochrona produktu przed osadzającymi się zanieczyszczeniami. Górne i boczne panele obudowy umożliwiały dostęp do czyszczenia i konserwacji przenośnika. Nowy element zabezpieczeń spełniał zamierzoną funkcję, jednak pominięto etap oceny potencjalnych zagrożeń generowanych przez zsypujący się z taśmy cukier i rosnące stężenie palnego pyłu we wnętrzu obudowy. Nowej obudowy nie wyposażono w system odpylający, nie miała też zabezpieczeń przeciwwybuchowych, takich jak otwory deflagracyjne, dzięki którym w razie awarii powstałe nadciśnienie odprowadzane byłoby na zewnątrz.
W ciągu całego ponad 90-letniego okresu działalności pył cukrowy uwalniany do otwartej przestrzeni prawdopodobnie nie przekroczył wartości minimalnego stężenia wybuchowego. Jednak nowa obudowa, o objętości 1/10 poprzednio zastosowanego rozwiązania, znacznie ułatwiła wyjście poza bezpieczne minimum.
Wybuchowy skutek zaniedbań
Katastrofę zapoczątkował ogłuszający wybuch rozrywający obudowę przenośnika taśmowego. Pracownicy przebywający na zewnątrz ujrzeli ponad silosami i budynkami pakowania masywne płomienie i niesione siłą wybuchu odłamki gruzu. Wybuch inicjujący wywołał reakcję łańcuchową, w wyniku której kolejne wybuchy pojawiały się jeszcze przez 15 min od pierwszej eksplozji.
Nagromadzony na powierzchniach i sprzęcie pył cukrowy spadał do pomieszczeń znajdujących się na niższych kondygnacjach i rozprzestrzeniał się w kierunku sąsiednich budynków, wzniecając kolejne pożary. Fala ciśnienia powstała w momencie wybuchu doprowadziła do wygięcia i podniesienia betonowej podłogi oraz wysadzenia ceglanych ścian. Dach budynku paletyzatora został wysadzony w powietrze. Rurociągi uległy rozerwaniu, przez co system tryskaczy nie zadziałał, a brak przepływu wody z hydrantów przeciwpożarowych na całym obwodzie obiektu poważnie utrudnił działania ratowniczo-gaśnicze.
Pracownicy znajdujący się w obszarach roboczych o zagrożeniu zostali poinformowani z poważnym opóźnieniem, z uwagi na brak alarmu dźwiękowego. W czasie ucieczki część przejść została zablokowana gruzem i roztrzaskanymi przedmiotami, korytarze były ciemne i zadymione. Obiekt miał wyznaczone drogi ewakuacyjne, jednak pracownicy nie przeszli szkoleń z tego zakresu i nie znali ich rozkładu, co dodatkowo utrudniło proces ewakuacji. Zamontowane w budynkach zakładu podświetlane znaki ewakuacyjne oraz oświetlenie awaryjne nie były wystarczającym źródłem światła w czasie ucieczki, a niektóre z nich dodatkowo nie zadziałały.
Tragiczny bilans
Na miejsce zdarzenia po niespełna 10 minutach od pierwszej eksplozji dotarła straż pożarna Garden City i Port Wentworth. Ratownicy natychmiast rozpoczęli akcję poszukiwawczo-ratowniczą. Trwała wiele godzin. Musieli mierzyć się nie tylko z wysoką temperaturą i gęstym dymem, ale także z niesprawną siecią wodociągową i dużą ilością gruzu, utrudniającą dostęp do całkowicie opanowanych przez pożar obszarów zakładu.
8 lutego udało się ugasić pożary w budynkach, jednak silosy nadal płonęły. Dopiero 15 lutego doszło do całkowitego ich wygaszenia. Straż pożarna Port Wentworth otrzymała wsparcie od licznych jednostek reagujących na sytuacje awaryjne, takich jak pięć jednostek straży pożarnej z okolicznych hrabstw, od policji metropolitalnej, agencji zarządzania kryzysowego, grupy poszukiwawczo-ratowniczej, Armii Zbawienia i Amerykańskiego Czerwonego Krzyża.
Bilans tragicznego wieczoru na terenie fabryki Port Wentworth to 14 ofiar śmiertelnych - czterech pracowników spłonęło w wyniku uwięzienia przez spadający gruz i zapadające się podłogi, kolejne cztery osoby zginęły, próbując wydostać się z zakładu, a dwie z nich ponownie weszły do płonącego budynku, by ratować współpracowników. Sześć osób, które z ciężkimi poparzeniami przetransportowano do szpitala Joseph M. Still Burn Center, również zmarło. Zginęły prawdopodobnie w związku z drugim wybuchem i spowodowanymi przez niego pożarami i zniszczeniami.
36 poszkodowanych ostatecznie przeżyło, 70 pracowników, którzy w noc zdarzenia przebywali na terenie zakładu, nie doznało żadnych obrażeń.
Sygnały ostrzegawcze
Na przestrzeni lat w obiektach Imperial Sugar dochodziło do pożarów, a nawet wybuchów z udziałem pyłu cukrowego, o mniejszej skali. Pierwsze tego rodzaju udokumentowane zdarzenia wypadkowe miały miejsce w latach 60. ubiegłego wieku. Z korespondencji wewnętrznej wynika, że kadra kierownicza wraz z zarządem mieli świadomość potencjału wybuchowego pyłu cukrowego i zagrożeń, jakie się z nim wiążą. W kartach charakterystyki sporządzonych przez Imperial Sugar Company zawarto informacje dotyczące parametrów wybuchowości, m.in. podana została temperatura zapłonu i wartość stężenia pyłu cukrowego nagromadzonego w powietrzu stwarzającego atmosferę wybuchową.
Występujące incydenty narzucały kierownictwu konieczność podjęcia działań, które zminimalizowałyby ilość wytwarzanego i gromadzącego się w przestrzeni hali produkcyjnej pyłu cukrowego, jednak były one ignorowane. Problem wynikał nie tylko z braku odpowiednich standardów, procedur czy efektywnych rozwiązań technicznych zapobiegających kumulacji pyłu cukrowego, ale również z niewiedzy pracowników. W materiałach szkoleniowych nie uwzględniono informacji dotyczącej niebezpieczeństwa związanego z palnym pyłem, co doprowadzało do kolejnych wypadków.
W rozmowach ze śledczymi CSB pracownicy przyznawali, że podczas pracy byli świadkami pożarów w budynkach zakładu. Miały na tyle małą skalę, że nie powodowały większego zagrożenia i były skutecznie tłumione, bez konieczności powiadamiania odpowiednich służb. Dodatkowo operatorzy zgłaszali problemy związane z podnośnikiem kubełkowym, którego kubełki zrywały się i spadały na dno.
Przypuszczano, że przyczyną pożaru, który miał miejsce kilka lat wcześniej, był uszkodzony kubełek podnośnika, jednak prawdopodobnie to właśnie palny pył cukrowy stał się czynnikiem inicjującym. Niecałe dwa tygodnie przed katastrofą doszło do niewielkiej eksplozji w suchym odpylaczu na dachu budynku pakowni, która uszkodziła kolektor kurzu. W dniu katastrofy urządzenie pozostawało niesprawne.
Interwencja OSHA
Inspekcje przeprowadzone po katastrofie przez amerykańską Agencję Bezpieczeństwa i Ochrony Zdrowia w Pracy (OSHA) wykazały ogromne zaniedbania zarówno w Port Wentworth, jak i innej placówce Imperial Sugar Company, zlokalizowanej w Gramercy. W zakładach wykryto wiele uchybień związanych nie tylko z nagromadzeniem palnego pyłu cukrowego w pomieszczeniach roboczych, ale także z zaniedbaniami ze strony zarządu. Dochodzenie wykazało, że osoby na odpowiedzialnych stanowiskach w firmie były świadome warunków pracy, ale nie podejmowały żadnych działań w celu zmniejszenia oczywistych zagrożeń.
25 lipca 2008 r. OSHA nałożyła na Imperial Sugar Company trzecią co do wielkości grzywnę w swojej dotychczasowej historii, w wysokości 8 777 500 dolarów. Decyzja ta jednak spotkała się ze sprzeciwem ze strony oskarżanego przedsiębiorstwa. Po ponad 2 latach od tragedii, w lipcu 2010 r., OSHA ogłosiła, że udało się rozwiązać spór. Zgodnie z warunkami porozumień ugodowych ISG nie przyznała się do zarzutów wysuniętych przez OSHA i zgodziła się zapłacić w czterech kwartalnych ratach łączną karę w wysokości 6 050 000 dolarów.
Raport U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board
24 września 2009 r. śledztwo w sprawie katastrofy w Port Wentworth zakończyło się wydaniem przez CSB 90-stronicowego raportu, w którym dokładnie przeanalizowano tło wypadku, wyposażenie zakładu bezpośrednio związane z zaistniałą katastrofą, przebieg zdarzenia i powstałe szkody, a także jego przyczyny. Ponadto w raporcie zawarto aż 11 rekomendacji dla sześciu różnych organizacji - oprócz Imperial Sugar Company: OSHA, Risk Insurance Management Society, AIB International, Zurich Services Corporation i American Bakers Association.
Wśród rekomendacji dla zakładów Imperial Sugar Company znalazły się następujące:
- wdrożenie standardów NFPA z zakresu prewencji pożarów i wybuchów pyłów w obiektach obróbki żywności, klasyfikacji pyłów palnych, lokalizacji dla instalacji elektrycznych w obszarach procesów chemicznych, prewencji pożarów i wybuchów pyłów z procesów produkcji, przetwarzania i obsługi palnych cząstek stałych,
- przeprowadzenie obszernych kontroli we wszystkich obiektach spółki pod kątem ww. standardów i wprowadzenie akcji korygujących dla wykazanych nieprawidłowości,
- wprowadzenie kompleksowego programu porządków, który pozwoli kontrolować ilość gromadzącego się na powierzchniach pyłu cukrowego,
- opracowanie materiałów szkoleniowych, które odnoszą się do zagrożeń związanych z palnymi pyłami oraz zapoznanie z nimi pracowników i wykonawców,
- poprawa zasad i procedur ewakuacji w cukrowni Port Wentworth poprzez zainstalowanie systemu alarmowego w obiekcie oraz przeprowadzanie rutynowych ćwiczeń ewakuacyjnych.
Jak wynika z danych podanych na stronie internetowej CSB, wszystkie wydane rekomendacje zostały wdrożone przez zobligowane do tego jednostki.
Najważniejszą konkluzją zawartą w raporcie jest fakt, że zastosowanie odpowiednich środków administracyjnych i technicznych niwelujących występujące na terenie fabryki Port Wentworth nieprawidłowości związane z prowadzonym procesem produkcyjnym pozwoliłoby całkowicie uniknąć tej tragedii.
Czas działań
W toku postępowania na jaw wychodziły kolejne zaniedbania oraz negatywne praktyki organizacyjne i techniczne obecne w obiektach Imperial Sugar Company od lat. Mimo wielu sygnałów ostrzegawczych, które wykazywały rutynowe kontrole, zgłoszenia pracowników, a co najbardziej dosadne - pojawiające się na terenie fabryki pożary i wybuchy, brak było reakcji zarządu i kierownictwa na istnienie oczywistego i realnego zagrożenia zdrowia i życia pracowników.
Z pełną świadomością lekceważono zagrożenie stwarzane przez palny pył cukrowy. Doprowadzano do gromadzenia się ogromnych ilości produktu na powierzchniach w całej cukrowni, nie sposób było nie zauważyć chmury pyłu cukrowego stale unoszącego się w pomieszczeniach produkcyjnych, bagatelizowano problemy techniczne związane z maszynami do transportu i obróbki surowca, a także sprzętem minimalizującym ryzyko powstania atmosfery wybuchowej i sprzętem ewakuacyjnym.
Kolejnym znaczącym zaniedbaniem był brak przeszkolenia pracowników w wielu obszarach ich działalności. Dopuszczali oni do gromadzenia się pyłu cukrowego w tak znacznych ilościach, ponieważ nie byli świadomi niebezpieczeństwa, które stwarzał, nie pojmowali ryzyka, z jakim mierzyli się każdorazowo, przekraczając próg zakładu Port Wentworth. Ponadto nieznany był im sposób postępowania w razie zdarzenia awaryjnego - nie znali rozkładu dróg ewakuacyjnych i samej procedury ewakuacji.
Mimo licznych katastrof i wypadków palny pył nadal zagraża i odbiera życie pracownikom zakładów produkcyjnych. Nadal lekceważy się wybuchowe właściwości tych potencjalnie niegroźnych produktów. Mimo szerokiego dostępu do informacji zakłady nie korzystają z lekcji udzielanych przez tragiczne zdarzenia wypadkowe z innych placówek o podobnym profilu działalności, które miały miejsce na całym świecie. Wydaje im się, że tak niewielkie mankamenty, jak niesprawność poszczególnych systemów awaryjnych czy instalacji, nieporządek na hali produkcyjnej czy brak wiedzy pracowników mają niewielki wpływ na realny poziom bezpieczeństwa w zakładzie. Liczą na przymykanie oka przez przeprowadzających kontrole i kontynuują standardowe praktyki, nie dopuszczając do siebie myśli, że dojdzie do tragedii. Czy musimy jednak czekać na katastrofę podobną do tej w Port Wentworth, aby się o tym przekonać?
Wiktoria Gos, Weronika Gwis, Agata Frątczak są studentkami 4. roku kierunku Inżynieria Bezpieczeństwa Pracy na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej.
dr inż. Paweł Wolny jest adiunktem badawczo-dydaktycznym Wydziału Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska oraz doradcą Szacownych Autorek
Literatura:
[1] https://www.csb.gov/assets/1/20/imperial_sugar_report_final_updated.pdf?13902
[3] https://www.csb.gov/imperial-sugar-company-dust-explosion-and-fire/
dr inż. Paweł Wolny jest adiunktem badawczo-dydaktycznym na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej