BM: Những con tàu chìm do hàng hóa rắn bỗng thành chất lỏng

Monday, December 3, 2018

Những con tàu chìm do hàng hóa rắn bỗng thành chất lỏng

Các lô hàng ở dạng vật chất rắn có thể bất ngờ biến thành dạng lỏng, gây nguy hiểm cho tàu chở hàng

Khi nghĩ về một thứ hàng hoá nguy hiểm cần phải vận chuyển trên biển, rất có thể ta sẽ nghĩ ngay tới chất rác thải độc hại, hoặc chất nổ.

Nhưng hàng hóa dạng hạt như quặng nghiền và cát khoáng sản mới là thứ thường gây ra các vụ thiệt hại tàu biển hàng năm.

Tính trung bình, mỗi năm có 10 'tàu chở hàng hoá rắn' mất tích trên biển trong thời gian một thập niên vừa qua.

Vì sao hàng rắn bị hóa lỏng?

Hàng rắn - được định nghĩa là các vật chất dạng hạt được đổ thẳng vào các bể chứa của tàu - đột nhiên có thể chuyển từ trạng thái rắn thành trạng thái lỏng, hay còn gọi là quá trình hóa lỏng. Và điều này rất có thể trở thành thảm họa đối với bất kỳ con tàu nào chở nó - và thuỷ thủ đoàn trên tàu.

Hồi 2015, tàu Bulk Jupiter có trọng tải 56.000 tấn đã nhanh chóng bị chìm khi cách bờ biển Việt Nam khoảng 300km (187 dặm) về phía tây nam; chỉ duy nhất có một thuỷ thủ trong số 19 thành viên thuỷ thủ đoàn sống sót.

Điều này khiến Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) ra cảnh báo về khả năng hóa lỏng của loại hàng tương đối mới, chất bauxite hạt (một dạng quặng nhôm).

Chúng ta đã biết nhiều về tính chất vật lý của tình trạng chất liệu dạng hạt chuyển sang dạng hoá lỏng do tác động của địa chất công trình và động đất. Sự rung lắc mạnh mẽ của Trái Đất gây ra áp suất lớn đối với lượng nước có trên mặt đất ở nơi xảy ra rung lắc, tới mức đất đá nơi đó trở nên 'hóa lỏng'.

Các lô hàng dạng vật chất rắn là loại chất liệu mang 'hai giai đoạn' điển hình, bởi chúng có chứa nước ở giữa các hạt chất rắn.

Khi các hạt này va chạm, ma sát giữa chúng làm cho vật chất hoạt động như chất rắn (mặc dù có chứa chất lỏng lẫn vào).

Nhưng khi áp suất nước tăng lên, các lực liên kết hạt giảm đi và độ vững chắc của vật liệu giảm xuống.

Khi ma sát giảm xuống 0, vật chất đó sẽ hoạt động như chất lỏng (mặc dù các hạt rắn vẫn còn tồn tại).

Một khối lượng hàng vật chất dạng hạt tuy trông có vẻ ổn định khi tàu còn ở cảng, nhưng vẫn có thể bị hóa lỏng trong quá trình tàu di chuyển. Đó là do tác động của áp suất của lượng nước có lẫn giữa các hạt được tích tụ lại trong quá trình hàng được xếp lên tàu.

Khi lượng hàng rắn trong khoang bị hoá lỏng, nó có thể chảy dồn sang một bên khoang chứa, khiến tàu trở nên mất ổn định

Thực tế cho thấy điều này đặc biệt có khả năng xảy ra, nếu như hàng được tải từ cầu cảng lên khoang bằng một băng tải trút vào miệng bồn chứa hàng, là việc có thể dẫn tới tình trạng đổ hàng xuống thành đống vun cao. Sự rung động và chuyển động của con tàu do động cơ và sóng biển gây ra trong hành trình di chuyển cũng có thể làm tăng áp suất nước và dẫn đến tình trạng hàng hoá bị hóa lỏng.

Nguy hiểm

Khi lượng hàng bị hóa lỏng, nó có thể dịch chuyển hoặc dồn sang một bên trong khoang tàu, làm cho tàu kém ổn định.

Lượng hàng hoá hóa lỏng có thể dịch chuyển hoàn toàn sang một bên của bể chứa. Nếu lượng hàng đó lấy lại được lực liên kết và trở lại trạng thái rắn, hàng hóa sẽ vẫn ở vị trí bị dịch chuyển, khiến con tàu nghiêng vĩnh viễn trong nước (mà trong tiếng Anh được gọi là "'list' in the water").

Số hàng hóa sau đó có thể lại hóa lỏng một lần nữa và tiếp tục dịch chuyển, làm tăng thêm độ nghiêng của tàu.

Đến một lúc nào đó, độ nghiêng sẽ lớn tới mức khiến nước tràn vào thân tàu qua nắp hầm, hoặc khiến tàu không còn đủ khả năng giữ ổn định trước các tác động của sóng đánh.

Trong quá trình hoá lỏng, nước cũng có thể tách ra từ bên trong khối lượng hàng rồi nổi lên trên bề mặt khối hàng, và rốt cuộc sự di chuyển không có kiểm soát của lượng nước này sẽ tác động thêm nữa tới sự ổn định của tàu. Nếu như không chặn được việc nước tách khỏi lượng hàng rắn, con tàu có nguy cơ bị chìm.

Tổ chức Hàng hải Quốc tế có các quy tắc điều chỉnh lượng ẩm được phép trong hàng rời để ngăn ngừa tình trạng hóa lỏng. Vậy tại sao nó vẫn xảy ra?

Câu trả lời về mặt kỹ thuật là hướng dẫn hiện hành về xếp hàng và vận chuyển hàng rắn vẫn còn quá đơn giản, sơ sài.

Khả năng hóa lỏng không chỉ phụ thuộc vào độ ẩm của hàng mà còn cả các đặc tính vật chất khác, chẳng hạn như kích thước hạt, tỷ lệ giữa thể tích hạt rắn với nước, và mật độ tương đối của hàng hóa, cũng như phương pháp chuyển hàng vào khoang và chuyển động của tàu trong suốt chuyến đi.

Hướng dẫn hiện thời về việc lai kéo và vận tải các lô hàng rắn vẫn còn quá đơn giản, không đủ để ngăn chặn các thảm hoạ xảy ra do tình trạng hàng hoá bị hoá lỏng

Việc sản xuất và vận chuyển các vật liệu mới, chẳng hạn như bauxite, và việc gia tăng chế biến quặng truyền thống trước khi đem đi vận chuyển tới nơi khác, đồng nghĩa với việc đem hàng hóa đi từ nơi này tới nơi khác vận chuyển trong lúc chúng ta vẫn chưa nắm rõ cách thức chúng có thể thay đổi trong quá trình di chuyển đó. Điều này làm tăng nguy cơ xảy ra các vụ hóa lỏng hàng hoá.

Các đòi hỏi thương mại cũng đóng vai trò quan trọng. Ví dụ như áp lực phải chất đầy tàu thật nhanh dẫn tới việc có nhiều lượng hàng rắn được đổ vào hơn, dẫu cho điều đó dẫn tới nguy cơ làm tăng áp suất nước trong khối hàng. Và áp lực phải giao hàng với cùng trọng lượng như khi hàng được chất vào khoang khiến thuỷ thủ đoàn không muốn xả lượng nước bị tách ra trong hành trình.

Biện pháp an toàn

Để xử lý những vấn đề này, ngành công nghiệp vận tải biển cần hiểu rõ hơn về hành vi vật chất của hàng rắn khi được để trong tình trạng khối lượng lớn để vận chuyển, và mô tả cách thử nghiệm thích hợp.

Công nghệ mới có thể hữu ích. Các thiết bị cảm ứng trong khoang tàu có thể giám sát áp suất nước của lô hàng rắn. Hoặc bề mặt của hàng hóa có thể được theo dõi, ví dụ sử dụng laser, để xác định bất kỳ thay đổi nào về vị trí của lô hàng.

Thách thức mà chúng ta cần đối diện là việc cần phải phát triển một công nghệ đủ rẻ, có thể cài đặt nhanh chóng và đủ mạnh để chịu được tác động của quá trình tải hàng vào khoang và bốc dỡ ra khỏi tàu.

Nếu làm được điều đó, và khi kết hợp dữ liệu về áp suất nước và độ chuyển động của khối hàng hóa với thông tin về thời tiết cùng chuyển động của tàu, chúng ta có thể tạo ra cảnh báo 'real-time' (đồng bộ, cùng lúc với những thay đổi đang diễn ra) về việc liệu khối hàng có sắp hóa lỏng hay chưa.

Thuỷ thủ đoàn sau đó có thể hành động để ngăn chặn áp suất nước trong hàng hóa tăng quá nhiều, ví dụ như bằng cách thoát nước từ các hầm hàng (để giảm áp suất nước) hoặc thay đổi hành trình di chuyển của tàu để tránh vùng thời tiết đặc biệt xấu (nhằm giảm mức độ chuyển động tàu). Hoặc nếu không thể làm vậy thì họ có thể rời khỏi tàu.