Stein P. Aasheimin kirja ”Hiihtovaellus etelänavalle” on kiehtova kertomus norjalaisista, jotka lähtivät seuraamaan Roald Amundsenin reittiä sata vuotta kuuluisan, ensimmäisen onnistuneen tutkimusretken jälkeen.

Matka navalle sai erityisen jännittäviä piirteitä, kun retkeen osallistunut, moninkertainen arvokisamitalisti, hiihtäjä Vegard Ulvang koki retkikeitintä käyttäessään telttakumppaninsa kanssa pahan häkämyrkytyksen, mutta reagoi nopeasti heti ensimmäisten huimausoireiden jälkeen.

Kokeneet retkeilijät olivat ymmällään, liki samanlainen tilanne oli ollut retken aikana jo kerran aiemmin.

Keitintä käyttäneet vaeltajat uskoivat unohtaneensa varmistaa kunnollisen ilmankierron teltassa, ja sen olleen lähellä koitua heidän kohtalokseen.

Arvio oli osin virheellinen, sillä myrkytyksen aiheuttajaksi osoittautui myöhemmin retkikeittimen ja kattilan yhdistelmä – tarkemmin sanottuna Primus EtaPower -kattila ja MSR Whisperlite -poltin.

Voiko tarkasti suunniteltu ja valmistettu, kymmeniä vuosia miljoonien eränkävijöiden käytössä ollut laite, retkikeitin, kätkeä sisäänsä näin ilmeisen häkäkuoleman vaaran?

Häkää epäillään myös kuolinsyyksi, kun sherpat löysivät toukokuun lopussa Mount Everestin nelosleiristä kaksi telttaa, joissa oli neljä kuollutta ihmistä.

Lumi jäähdyttää

Primus EtaPower -kattila, jonka pohjassa lämmönsiirtorivat siirtävät lämmön mahdollisimman tehokkaasti kattilaan, kiehauttaa nesteen mainosten mukaan jopa kolmanneksen nopeammin kuin muut kattilat.

EtaPower, pärjäsi hyvin myös Erän mittauksissa ja käyttöarvioissa (Erä 12/2013).

Aiempien mittausten ja vertailujen, ei myöskään ennen naparetkeilijöiden lähtöä tehtyjen testien aikana kukaan ei voinut arvata, että ongelmia syntyisi tällä keitin–kattila -yhdistelmällä lunta sulatettaessa napaolosuhteissa.

Retken jälkeen norjalaiset selvittivät, oliko ongelma muiden tiedossa. He hämmästyivät kuultuaan rutinoitujenkin eräretkeilijöiden kokeneen samanlaisia, jopa kauheampia tilanteita.

Esimerkiksi Norjan puolustusvoimien tutkimuslaitos oli tehnyt testin kyseisellä kattilatyypillä ja todennut, että EtaPower tuotti kymmenen kertaa enemmän häkää kuin tasapohjainen, normaali kattila.

Testiraportin mukaan vaara aiheutuu siitä, että kattilassa oleva lumi tai jää jäähdyttää alla olevaa liekkiä pantamaisen lämmönsiirtorivan vuoksi, polttoaine palaa epätäydellisesti, ja häkää eli hiilimonoksidia syntyy normaalia palamista enemmän.

Tutkijoiden mukaan syntyvän hiilimonoksidin määrään vaikuttaa myös käytetty poltintyyppi. Ero voi olla joissakin tapauksissa jopa 50-kertainen.

Lisää raitista ilmaa…

Vaikka osa edellä kuvatuista ongelmista ja vaaroista osoittautui jo alkuvaiheessa virheellisiksi, Erä päätti paneutua aiheeseen syvällisemmin.

Amerikkalainen retkeilijöiden verkkoyhteisö www.backpackinlight.com on julkaissut sivuillaan australialaisen tutkijan ja innokkaan vaeltajan Roger Caffinin laajojen testien koetuloksia otsikolla ”Stoves, Tents and Carbon Monoxide – Deadly or Not?” eli suomennettuna ”Keittimet, teltat ja hiilimonoksidi – kuolettavaa vai ei?”

Liki satasivuisen tietopaketin selaaminen pilkuntarkasti avasi kokonaisen uuden maailman aiheeseen. Samalla selvisi, että häkäkaasun muodostumisesta teltassa oli kirjallisia tutkimusdokumentteja jo ainakin 1940-luvulta alkaen.

Hiilimonoksidin eli häkäkaasun syntyyn keitintä ja kattilaa käytettäessä liittyy paljon epämääräisiä arveluja ja luuloja.

Keittimen liekkiin liittyvä kemia on kutakuinkin seuraavanlainen: kun liekki keittimessä syttyy, polttoaineessa olevat hiili- ja vetyatomit leijuvat ympäriinsä, samoin saatavilla olevan ilmamassan sisältämät happiatomit. Tässä vaiheessa kannattaa kiinnittää huomio edellisen lauseen kursivointiin.

Hiiliatomit yhtyvät happiatomeihin ja muodostavat hiilimonoksidia, ja samalla syntyy energiaa palamiseen. Seuraavassa vaiheessa hiilimonoksidiin yhtyy lisää happiatomeita ja syntyy hiilidioksidia ja lisää energiaa.

Mutta vain siinä tapauksessa, että happea on tarjolla ja lämpötila on tarpeeksi suuri. Tässä on toinen huomionarvoinen seikka!
Happiatomeilla on muitakin ottajia, sillä hiiliatomit muodostavat niiden kanssa vettä.

…ja enemmän etäisyyttä

Jos liekki ylös roihutessaan törmää kylmään kattilanpohjaan, se jäähtyy – ”sammuu” – eikä hiilimonoksidi pysty enää sitomaan yhtä happiatomia itseensä muodostaakseen hiilidioksidia.

Kuten edellä mainittiin, yksi ratkaisevista tekijöistä on lämpötila. Kannattaa huomata, että kattilan pohja on kylmä noin +1 600-asteiseen liekkiin verrattuna, on siinä sitten kiehuvaa vettä tai jäätä.

Jos kattilan ja liekin välillä on tarpeeksi tilaa palamiselle ja lämpötila on tarpeeksi korkea, hiilimonoksidi ehtii napata yhden happiatomin itselleen eikä häkää pääse syntymään. Toinen ratkaiseva tekijä on siis polttimen etäisyys kattilan pohjasta.

Kattilan ja polttimen välisen etäisyyden raja-arvoksi muodostui mittausten perusteella noin 12 milliä. Tätä isommalla etäisyydellä häkäarvot selvästi pienenivät. Turvallinen etäisyys riippuu polttimen ja keittimen mallista.

Kattilan pohjan halkaisijalla ei – joistakin vastakkaisista arvioista huolimatta – huomattu olevan merkitystä häkäkaasun syntymiseen.

Leveäpohjainen kattila on hiukan tehokkaampi lämmittäjä ja siinä lämpöä ennättää siirtyä enemmän kattilaan ennen kuin sitä virtaa reunojen yli ylöspäin.

Muodolla on väliä

Polttimen ja siinä olevan reikäkehän halkaisijan ei tutkimusten perusteella myöskään huomattu vaikuttavan hiilimonoksidin syntymiseen. Polttimen muotoilu sen sijaan vaikuttaa.

Mikäli polttimen aukot osoittavat selvästi sivulle eli ovat vaakasuoraan, ovat hiilimonoksidipäästöt havaittavasti pienemmät kuin niissä keittimissä, joissa polttimen suunta on ylöspäin, kohti kattilan pohjaa.

Ja syykin lienee jo tässä vaiheessa arvattavissa: liekki ennättää saada enemmän happea ennen törmäämistään kattilaan.

Tuli ei pala ilman happea. Liekin tarvitseman hapekkaan ilmamäärän saannin suhteen eräänlainen kynnysraja on 60 neliösentin kohdalla. Sitä pienempi ilmantuloaukko polttotilaan, esimerkiksi telttaan lisää selvästi hiilimonoksidin syntymistä.

Kaikkein terveellisintä on pitää ainakin sadan neliösentin (10 x 10 cm) suuruinen aukko vapaana raikkaan ilman tuloa varten tilan alareunassa, keittimen lähellä ja vastaavanlainen aukko ylhäällä poistoilmaa varten.

Teltan lisäksi tämä tulee huomioida kodassa, autiotuvassa tai muussa suljetussa paikassa.

Polttoaine vaikuttaa

Hiilimonoksidin syntymiseen voi vaikuttaa myös polttoainevalinnalla.

Mitä enemmän polttoaineessa on hiiltä, sitä enemmän tarvitaan happea palamiseen. Kaasuista paras tässä suhteessa on propaani, siinä on ainoastaan kolme hiiliatomia ja palaessaan se tarvitsee vain viisi happimolekyyliä.

Butaanimolekyylin palaessa sen neljä hiiliatomia sitoo 6,5 happimolekyyliä. Kerosiinilla hiililuvut ovat jo paljon suurempia ja vaihtelevat välillä 9 … 16.

Tämä ei tarkoita sitä, että propaania tai butaania käyttämällä ei syntyisi häkää. Niillä on toki helpompi välttää hiilimonoksidin syntyminen, jos osaa käyttää keitintä oikein.

Kokeissaan Roger Caffin havaitsi myös multifuel-keittimien toimivan luotettavimmin juuri kaasupolttoaineella, muun muassa liekki on kaasulla muita tasaisempi.

Tarjolla olevista alkoholipohjaisista polttoaineista turvallisimpia ovat etyylialkoholipohjaiset, denaturoidut. Näitä Suomessa edustavat muiden muassa Sinol ja Marinol. Ne molemmat sisältävät myös isopropanolialkoholia eli isopropanolia, joka ei ole kovin helposti haihtuvaa ja lisäksi nokeaa keitintä.

Keittimeen polttoaineeksi tarjottu metyylialkoholi on syytä unohtaa. Se on terveydelle haitallista myös hengitettynä, sillä polttoaineseoksen koostumuksesta riippumatta, esimerkiksi liian tiiviin tuulisuojan vuoksi huonosti palava alkoholi haihduttaa ympäristöön epäterveellisiä kaasuja.

Kaikkien palavien aineiden tavoin alkoholin pitää kaasuuntua ennen syttymistään.

Trangian kaltaisen, ”avoimen suihkun” periaatteella toimivan polttimen sisällä on puuvillasta valmistettu kaulus, joka nostaa polttimen pohjalta siihen imeytyneen alkoholin. Rengaskehän ja siinä olevien reikien kautta alkoholi siirtyy ulkoilmaan, jossa se palaa.

Alkoholi kaasuuntuu myös Trangian polttimen keskellä olevassa kupissa, mutta koska se on liekkien ympäröimä, se ei saa tarpeeksi happea ja häkäkaasua pääsee syntymään. Trangiasta mitattu hiilimonoksidipitoisuus oli yllättävän korkea, yli 300 ppm (parts per million eli tilavuuden miljoonasosaa).

Keittimissä käytettävän kiinteän polttoaineen, kuten Esbitin (heksamiini) heikkous on vain hiukan alkoholia parempi energiatiheys, sillä se sisältää muutakin kuin palamiselle välttämätöntä ja energiaa tuottavaa hiiltä ja vetyä, nimittäin typpeä.

Heksamiinia ja sen erilaisia yhdisteitä poltettaessa häkää syntyy epäterveellisiä määriä, 30–500 ppm.

Synninpäästö EtaPowerille

Sekä norjalaisen tutkimuslaitoksen että naparetkeilijöiden virhe oli käyttää sinänsä nerokasta EtaPower EF-kattilaa jonkin muun kuin sen oman keittimen kanssa.

Tutkijat käyttivät Optimus 111 ja Coleman Multifuel -keittimiä ja naparetkeilijät MSR Whisperlitea.

Kun Caffin mittasi EtaPower EF-paketin yhtenä kokonaisuutena, olivat häkäpäästöt erinomaiset, koko tehoalueella vain 3–13 ppm. Kahdenkymmenen testatun keittimen joukossa tulos oli aivan kärkipäätä.

Toinen lämmitysrivoilla varustettu kattila ja se keitin, Jetboil GCS ei yltänyt yhtä hyvään tulokseen. Pienellä (2– 4 °C/min) ja selvästi alle 10 °C/min lämmitysteholla se tuotti häkää vain 5–6 ppm, mutta suuremmilla tehoilla hiilimonoksidin tuotto oli jo hälyttävän suuri, 90 ppm.

Laajojen mittausten ja niistä saatujen tulosten perusteella jotkut keittimet olivat varsinaisia häkäpönttöjä. Niissä häkäpäästöt olivat useita satoja, jopa 1 000 ppm!

Kaikissa niissä keittimissä, joissa kattilan ja liekin välimatkaa voitiin koetilanteessa kasvattaa, häkäpäästöt saatiin turvalliselle tasolle.

MSR Whisperlite International (vuodesta 2012 lähtien uudistettu Whisperlite Universal) – keitin, jota naparetkeilijät käyttivät – antoi puhdistettua bensiiniä käytettäessä aikalailla kohtuullisia häkälukemia, 20–50 ppm.

Kerosiinia poltettaessa häkää syntyi 200–270 ppm. Tiedossa ei ole, mitä polttoainetta Vegard Ulvangin teltassa käytettiin.

Testivälineinä käytimme tavallisia tasapohjaisia Trangian kattiloita sekä keittimien omia, lämmitysrivoilla varustettuja erikoiskattiloita ja neljää erilaista kaasukeitintä sekä yhtä perus-Trangiaa.

Muut keitinmallit sivuutimme suosiolla, niihin voimme tarvittaessa palata myöhemmin.

Vahvistusta väittämiin

Rakensimme mittausten tarkistuksia varten oman, reilun 80 litran vetoisen kammion, jossa hiilimonoksidipitoisuuksia ja lämpötiloja voitiin mitata reaaliaikaisesti.

Kammion avulla oli mahdollisuus tutkia jään sulattamisen vaikutusta hiilimonoksidin syntyyn.

Testivälineinä käytimme tavallisia tasapohjaisia Trangian kattiloita sekä keittimien omia, lämmitysrivoilla varustettuja erikoiskattiloita ja neljää erilaista kaasukeitintä sekä yhtä perus-Trangiaa. Muut keitinmallit sivuutimme suosiolla, niihin voimme tarvittaessa palata myöhemmin.

Kolmipäiväiset mittaukset osoittivat Roger Caffinin tutkimukset oikeiksi. Häkäkaasuja syntyy retkikeittimissä runsaasti ja jään (käytännössä myös lumen) sulattaminen lisää hiilimonoksidin syntymistä huomattavasti, omien mittaustemme perustella yli kolmanneksen!

Ehkä lähinnä naparetkeilijöiden tilannetta kuvaa MSR Pocket Rocket -polttimen ja EtaPower -kattilan yhteiskäyttö sulatettaessa jäätä jäisen pedin päällä.

Turvallinen häkäpitoisuus ylittyy heti alkuhetkillä ja yltää liki 450 ppm:n tuntumaan. EtaPowerin omalla keittimellä ja kattilalla se on alkuvaiheessa noin viidenneksen pienempi, ei kuitenkaan niin alhainen kuin Caffinin EtaPower EF mittauksissa.

Perus-Trangiassa häkäkaasua muodostuu hieman erilaisella ajoituksella kuin kaasukeittimissä. Keittimeltä menee noin kaksi minuuttia kunnes poltin alkaa tuhista kunnolla, sitten hiilimonoksiditaso nousee, vettä keitettäessä 300:een ja jäätä sulatettaessa jopa noin 450 ppm:ään.

Samalla ympäröivän ilman lämpötila nousee reilusti yli hellelukemien, ei kuitenkaan sellaisiin arvoihin kuin MSR Pocket Rocketilla, jolla tutkittiin liekin ja kattilan välisen etäisyyden vaikutusta häkäkaasun syntyyn.

Korokkeita väliin

MSR Pocket Rocketin kannattimiin lisättiin viiden ja 12 millin korokepaloja ja verrattiin niiden vaikutusta häkäpäästöihin. Vaikutus on selkeä. Perusvirityksellä päästöhuippu kohoaa yli 200 ppm:ään ja korokepaloilla se pienenee noin 90 ppm:ään.

Liekki ennättää tässä tapauksessa jo viiden millimetrin korotuksen ansiosta kaapata yhden happiatomin. Entäpä jos keittimelle annetaan väkisin lisähappea?

Trangian toiminta perustuu paljolti vedon syntymiseen keitinpaketin läpi. Alhaalla olevista tuuletusrei’istä käyvä vienokin tuuli tuo lisähappea polttimen alle, ja sen sivuilla olevien reikien kautta happi ruokkii liekkiä palamaan tehokkaammin.

Toistimme kammiossa tehdyn keitinkokeen niin, että puhalsimme lisäilmaa ensin hieman kauempaa ja vinosti kohti kammion ilmanottoaukkoa, sitten lähempää suoraan kohti.

Vaikutus häkäkaasun syntymiseen on dramaattinen, lisäilma pudottaa häkäpitoisuuden noin puoleen entisestä.

Pienehkössä kammiossa tehdyt mittaukset antavat raskauttavia viitteitä siitä, miten vaaralliseksi suljetussa tilassa tapahtuva polttaminen voi osoittautua.

Valistuneissa keittimien käyttöohjeissa on mukana turvallisuustiedote, jossa kehotetaan olemaan käyttämättä kattilaa suljetussa tilassa; asuntovaunussa, teltassa, autossa tai kotona.

Varoitus on syytä ottaa todesta.

Hannu Räisäsen artikkeli ilmestyi Erän numerossa 9/2016. Artikkelia täydensivät kuvaajat mm. Pocket Rocketin, Etapowerin, Trangian ja Primus Lite XL:n CO-päästöistä erilaisissa olosuhteissa.