דשן נפוץ המשמש גם כחומר נפץ של טרוריסטים: מהו החומר שגרם ככל הנראה לפיצוץ הקטלני בנמל ביירות?

בפיצוץ העז שאירע אתמול בנמל ביירות נהרגו יותר ממאה בני אדם, מאות נפצעו ונזק עצום נגרם באזורים נרחבים בעיר. על פי הדיווחים הראשונים, הסיבה לפיצוץ היא אמוניום ניטראט – חומר המשמש כדשן נפוץ מאוד, שגרם בעבר לשורה ארוכה של אסונות קשים. אמוניום ניטראט הוא תרכובת של חנקן, אחד החומרים המרכזיים בקיום החיים על כדור הארץ, ומרכיב יסוד בתעשייה המודרנית. 

דשן מהאוויר

חנקן הוא החומר הנפוץ ביותר באטמוספרה של כדור הארץ – כ-80 אחוז מהאוויר שאנו נושמים הוא חנקן טהור. זהו גם אחד החומרים החיוניים ביותר לחיים: תרכובות חנקן הן אבני הבניין של חלבונים, של DNA ו-RNA ושל חומרים נוספים המעורבים בשלל תהליכים ביולוגיים חיוניים. באופן מפתיע, למרות השפע העצום של חנקן באטמוספרה, הוא זמין לנו לשימוש בכמויות נמוכות למדי. החנקן באטמוספרה הוא בצורת N2, מולקולה המורכבת משני אטומי חנקן הקשורים ביניהם בקשר כימי חזק מאוד (קשר משולש). האורגניזמים היחידים כמעט שמסוגלים לפרק את החנקן האטמוספרי הם אצות וחיידקים מסוימים, בעיקר חיידקי קרקע המייצרים מחנקן ומימן תרכובת בשם אמוניה: NH3. חיידקים אחרים מייצרים מהאמוניה תחמוצות של חנקן, כלומר תרכובות המכילות חנקן וחמצן כמו ניטריט, -NO2, או ניטראט -NO3 (בעברית: חַנְקָה). את תרכובות החנקן האלה צמחים יכולים לקלוט ולהטמיע בחומרים הביולוגיים שהזכרנו. משם מגיעות תרכובות החנקן לאוכלי הצמחים ולטורפים שלהם, ולמעשה לכל עולם החי. 

חנקות נוצרות גם בתהליכים לא ביולוגיים מסוימים, כמו סופות ברקים והתפרצויות של הרי געש. כך נוצרים מינרלים שמכילים חנקות, כשהמפורסם בהם הוא הסַלְפֶּטֶר (מְלַחַת), תערובת של אשלגן חנקתי (KNO3) ונתרן חנקתי (NaNO3). 

צמחים שגדלים באופן טבעי מסתדרים עם כמויות החנקן שמספקים המינרלים והחיידקים. ואולם, כשרוצים לגדל בצפיפות רבה גידולים חקלאיים, ולקבל תנובה גבוהה שנה אחרי שנה, החנקן בקרקע אינו מספיק, וצריך להעשיר את האדמה בחנקן (ובעוד יסודות) ממקורות נוספים. בעבר מקור החנקן העיקרי לחקלאות היה הפרשות של בעלי חיים, אך באמצע המאה ה-19 החלו מדענים לפתח דשנים כימיים יעילים יותר. זה גרם בין השאר לביקוש אדיר למרבצי הסלפטר הגדולים בצפון צ'ילה, שאף הוביל לסכסוכים צבאיים. בתחילת המאה ה-20 פיתח המדען הגרמני פריץ הבר (Haber) תהליך תעשייתי לייצור אמוניה מחנקן אטמוספרי. בשילוב עם תהליך שפיתח מדען גרמני אחר, וילהלם אוסטוולד (Ostwald), ייצרה התעשייה הגרמנית מהאמוניה גם חומצה חנקתית (HNO3), הבסיס לכל החנקות. כך היה לגרמניה מקור כמעט בלתי נדלה לדשן והיא ניצלה מרעב במלחמת העולם הראשונה

מפעל סלפטר נטוש בצפון צ'ילה | צילום: Przemyslaw Skibinski, Shutterstock
משאב טבע שהוביל לסכסוכים צבאיים. מפעל סלפטר נטוש בצפון צ'ילה | צילום: Przemyslaw Skibinski, Shutterstock

חנקן נפיץ

החנקות לא שימשו את גרמניה רק לדישון צמחים. תחמוצות חנקן משחררות אנרגיה רבה כשהן מתפרקות, עובדה שהפכה אותן למרכיב חשוב בחומרי נפץ. תחמוצות כאלה שימשו באבק שריפה כבר בסין העתיקה, ובמאה ה-19 התגלתה חשיבותן בחומרי נפץ חזקים הרבה יותר, כמו ניטרוגליצרין, הדינמיט שפיתח ממנו אלפרד נובל, או TNT. חומרי הנפץ האלה מבוססים על קבוצות ניטרו, NO2, או ניטראט, שיש להן יתרון כפול: ראשית, אטומי החנקן הם בעלי נטייה חזקה להתחבר זה לזה ליצירת N2, בתגובה כימית שמשחררת אנרגיה רבה בצורת חום. שנית, התהליך יוצר חמצן, המאפשר שריפה יעילה של שאר המרכיבים בחומר הנפץ, בלי צורך באספקת חמצן מהאוויר. החום והחמצן, לצד שחרור מהיר של כמות גדולה של גזים, יוצרים תגובה מהירה ועזה, שאנו רואים ומרגישים כפיצוץ. 

תרכובות חנקן משמשות גם כיום במגוון רחב של חומרי נפץ מתקדמים, מאבק השריפה של זיקוקי דינור, דרך חומרי נפץ פלסטיים כמו C4 או סמטקס (Semtex), ועד מטענים הגורמים להתנפחות של כריות האוויר במכונית בגז חנקן. 

תרכובות חנקן גם משמשות עד היום דשן חשוב לגידולים חקלאיים. חומרים כמו אמוניה, אוראה (שתנן, CO(NH2)2), וחנקת האשלגן מספקים חנקן לצמחים, אך לעיתים גם משמשים ארגוני טרור בייצור חומרי נפץ. חומר נוסף כזה בעל שימוש כפול הוא אמוניום ניטראט, שעל פי דיווחים שונים גרם כנראה לפיצוץ האדיר בביירות

מולקולות של אמוניום ניטראט (כחול - חנקן, אדום - חמצן, לבן - מימן) | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל
חומר בעל שימוש כפול. מולקולות של אמוניום ניטראט (כחול - חנקן, אדום - חמצן, לבן - מימן) | מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

אדיש ומסוכן

אמוניום ניטראט, כפי שאפשר להבין משמו, הוא תרכובת של חנקה (ניטראט) ואמוניה, ונוסחתו NH4NO3. בזכות תכולת החנקן שלו, ומכיוון שקל יחסית לייצר אותו בעלויות נמוכות, הוא דשן חקלאי נפוץ ופופולרי. אבל בזכות אותן תכונות גם קל לייצר ממנו חומרי נפץ נוספים. למשל, תערובת של 94 אחוז אמוניום ניטראט עם 6 אחוז סולר או דלק דומה, מניבה חומר נפיץ בשם ANFO (קיצור של Ammonium Nitrate Fuel Oil). החומר הזה שימש בכמה פיגועים, למשל פיגועי המחתרת האירית בבריטניה. ב-19 באפריל 1995 פוצצו מחבלים אמריקאים כ-2,000 ק"ג של ANFO משופר, עם ניטרומתאן במקום דלק, סמוך לבניין משרדים פדרלי באוקלהומה סיטי, ובפיצוץ האדיר נהרגו 168 בני אדם, מאות נפצעו ונגרם נזק כבד למבנים בסביבה. 

גם בלי לייצר ממנו חומר נפץ אחרים, אמוניום ניטראט עשוי להפוך לחומר מסוכן בתנאים מסוימים, אף על פי שבתנאי אחסון נאותים הוא חומר אדיש. בטמפרטורה של 170 מעלות צלזיוס אמוניום ניטראט מוצק מתחיל לעבור התכה, ובעקבותיה מתפרק לאמוניה ולתחמוצות חנקן. התחמוצות עצמן מספקות חמצן לבעירה, ועלולות להזין את המקור שגרם לחימום הראשוני. ככל שהבעירה מתמשכת, הטמפרטורה עולה, יותר אמוניום ניטראט מתפרק ונוצרות יותר תחמוצות חנקן. גם האמוניה בתרכובת מתפרקת ליצירת כמות גדולה של גזים. כשזה קורה בחלל סגור, הגזים שנוצרים מצטברים במהירות וגורמים ללחץ גבוה, שמוביל לפיצוץ עז. ככל שיותר אמוניום ניטראט מאוחסן בחלל אחד, גובר הסיכון לפיצוץ חזק יותר. על פי הדיווחים מביירות, במחסן שהתפוצץ היו יותר מ-2,000 טונות של אמוניום ניטראט. 

אחסון של אמוניום ניטראט לצד חומרים נוספים עלול להגדיל את הרגישות שלו ואת סכנת הפיצוץ. חומרים כאלה יכולים להיות דלקים, חומרים יבשים כמו נסורת, או דשנים אחרים המכילים במקרים רבים תרכובות של זרחן וכלור. עם חומרים כאלה, גם בעירה מקומית קטנה מאוד של חומרים אחרים עלולה להתחיל פירוק של אמוניום ניטראט, והגזים המשתחררים, בראשם חמצן, יזינו אותה ויאפשרו לה לגדול בהדרגה. אפילו שריפה במחסן סמוך עלולה לייצר מספיק חום כדי להתחיל תהליך כזה. 

גורם סיכון נוסף עלול להיות משך האחסון. אמוניום ניטראט מאוחסן לרוב בשקים, ובאחסון ממושך, ודאי בתנאים לא אופטימליים, השקים עלולים להיקרע או להתפרק. זה מגדיל את החשיפה של החומר לתנאי הסביבה, ומגדיל את הסכנה שיזדהם ויציבותו תפחת. לפי הדיווחים על הפיצוץ בביירות, החומר היה מאוחסן בתנאים לא נאותים במשך יותר משש שנים

גרגירי אמוניום ניטראט | צילום: Ihor Matsiievskyi, Shutterstock
חומר אדיש שעלול להפוך למסוכן בתנאים מסוימים. גרגירי אמוניום ניטראט | צילום: Ihor Matsiievskyi, Shutterstock

שרשרת של אסונות

הפיצוץ בביירות הוא החוליה האחרונה, לפחות בינתיים, בשרשרת ארוכה של תאונות ואסונות שנגרמו עקב טיפול רשלני באמוניום ניטראט. 

אחת התאונות המפורסמות אירעה באפריל 1947 בנמל של טקסס סיטי בארצות הברית. בזמן העמסה של אמוניום ניטראט על אנייה, לאחר שכבר היו במחסן שלה יותר מ-2,000 טונות של דשן, פרצה שם דליקה. רב החובל הורה לאטום את המחסן ולהזרים פנימה קיטור לכיבוי האש. זה עבד חלקית, אבל מכיוון שהבעירה של אמוניום ניטראט מייצרת לעצמה את החמצן, המים לא עצרו את התהליך. כעבור שעה האנייה התפוצצה, ולרוע המזל הפיצוץ גרם להתלקחות של אנייה נוספת, שעגנה 250 מטר משם, ובמחסניה מאות טונות של אמוניום ניטראט וגופרית. השילוב הקטלני יצר פיצוץ עז שניפץ שמשות במרחק 60 קילומטר מהנמל. בפיצוץ נספו 581 בני אדם ועוד אלפים רבים נפצעו. 

ב-1921 נהרגו באופאו שבגרמניה 561 בני אדם בפיצוץ במפעל דשנים, שנגרם מהתלקחות של אמוניום ניטראט ואמוניום סולפאט לאחר שהחומר התקשה לגוש אחד, וניסו לפרק אותו בעזרת חומרי נפץ. גם ב-1942 נהרגו 189 בני אדם בפיצוץ בבלגיה, כשניסו לפרק בשיטה דומה מצבור גדול של אמוניום ניטראט שהתגבש. לצד אלה היו לא מעט תאונות ואסונות עם מספר קטן יותר של נפגעים, ובסך הכל נהרגו במאה ה-20 יותר מ-1,000 בני אדם בתאונות עם אמוניום ניטראט. 

התאונות האלה לא פסקו גם במאה ה-21. ב-2013 נהרגו 15 בני אדם בשריפה שפרצה במחסן אמוניום ניטראט בטקסס. רק לפני חמש שנים נספו 173 בני אדם בפיצוץ מחסן של אמוניום ניטראט בנמל טיאנג'ין בסין, בעקבות דליקה שפרצה במחסן סמוך. 

מגרש חניה כ-400 מטרים מנמל טקסס סיטי לאחר הפיצוץ | מקור: University of Houston Digital Library, נחלת הכלל
אחד הפיצוצים הלא גרעיניים החזקים בהיסטוריה. מגרש חניה כ-400 מטרים מנמל טקסס סיטי לאחר הפיצוץ | מקור: University of Houston Digital Library, נחלת הכלל

בעירה לא מושלמת

מהדיווחים שהגיעו אלינו עד עתה עולה שגם הפיצוץ בביירות נגרם בעקבות שריפה, אך עדיין לא ברור אם האש פרצה במחסן עצמו, או שההתלקחות הראשונית אירעה במקום סמוך. בינתיים גם אין אישור רשמי שהפיצוץ אכן נגרם מאמוניום ניטראט. בדיווחים הראשונים לאחר הפיצוץ דווח על אש במחסן זיקוקים, וייתכן שזה היה הגורם להתלקחות שהובילה ככל הנראה לפיצוץ הדשן. ייתכן מאוד שהנוכחות של חומרים נוספים הגבירה גם היא את סכנת הפיצוץ. 

פירוק מושלם של אמוניום ניטראט אמור לייצר גזים שאינם מסוכנים לנשימה: גז חנקן, חמצן ואדי מים. (2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O). אולם פירוק מושלם לא מתרחש כמעט אף פעם, ודאי לא בתנאים לא אחידים ובכמויות גדולות של חומרים. אחד התוצרים של הפירוק הלא מושלם הוא חמצן דו חנקני N2O, המכונה גם גז צחוק. תוצר נוסף הוא חנקן דו-חמצני, NO2, הרעיל בריכוזים גבוהים, ונראה שהעשן האדום שהיתמר מאתר הפיצוץ מעיד על נוכחותו. 

בגלל הסכנות הנשקפות מאמוניום ניטראט, מדינות רבות קבעו כללים נוקשים לאחסנת הדשן, המגבילים בין השאר את הכמות שמותר לאחסן במקום אחד, את סוגי החומרים שמותר לאחסן בסמוך, את הרכב חומרי האריזה, את תנאי האיחסון, כמו אוורור ויובש, ואת בטיחות המחסן. לכן, הסיבה לרוב האסונות שאירעו עם החומר קשורות בעיקר לגורם האנושי: רשלנות, זלזול בכללים וחוסר הבנה של הסכנות. נראה שאלו היו הגורמים העיקריים גם לאסון בביירות.