Jouni Piispanen & Jani Haaja, Sukeltaja-lehti 3.12.2010 

Rebreatherit yleistyvät, joten lienee paikallaan pieni katsaus CO2-suodattimien (skrubberien) ja suodatuskalkin maailmaan.

Tämä artikkeli ei suinkaan ole tyhjentävä näkemys rebreatherin CO2-suodatukseen, vaan tarkoituksenamme on herättää lisää ajatuksia ja keskustelua aiheesta.

Hiilidioksidimyrkytys, hyperkapnia on kavala ja lopulta hyvin tuskallinenkin tila. Sen kehittyminen on luonteeltaan sellainen, ettei sitä kykene yleensä sukeltaja itse havaitsemaan ennen kuin on liian myöhäistä.

Esimerkkinä mainittakoon rebreathersukeltajien suorittama esihengitys (pre-breathe) ennen sukellusta; esihengitys, vastoin yleistä käsitystä, ei ole tarpeen kalkin hiilidioksidisuodatuksen reagoinnin käynnistämiseksi. Kalkki kyllä suodattaa ensimmäisestä uloshengityksestä alkaen täydellä tehollaan, mutta esihengitys tehdään, jotta voidaan varmistua siitä että kalkki yleensä toimii.

Esihengitys tulee tehdä nenä suljettuna, sillä videoidut testit ovat osoittaneet että kun CO2-taso hengityskierrossa alkaa nousta ihmisen sitä tiedostamatta, alkaa tämä huomaamattaan hengittää nenän kautta. Testin jälkeen ihminen väittää toisin, mutta tulos on helppo tarkistaa videolta.

Tämä reaktio johtunee siitä, että ihminen on alun alkaen kehittynyt nenästä hengittävänä eläimenä.

Esihengityksellä myös testataan yleensäkin laitteen oikea toiminta ennen sukellusta.

Kyseinen reaktio on vasta ensimmäinen ja vaaraton tilanne veden alla, mutta on havaittavissa sukeltajan maskin pumppaamisesta edestakaisin. Tätä seuraavat oireet ovat huomattavasti ongelmallisempia ja kehittyvät nopeasti. Pahimmillaan vakava CO2 myrkytys johtaa halvaantumiseen ja lopulta tajuttomuuteen ja kuolemaan.

Tarkastellaanpa siis hiukan yleisiä myyttejä suodatuskanistereista ja kalkista:

1. Jos käyttää koko kanisterin tehon, voi ottaa pintakerroksen pois ja korvata sen uudella kalkilla, jolloin koko teho on uudelleen käytettävissä – ei pidä paikkaansa
2. Käytettyään kalkin koko tehon, voi kalkin huolellisen kuivauksen jälkeen käyttää uudelleen – ei pidä paikkaansa
3. Kunhan sulkee pakatun kanisterin huolella, voi käyttää sen milloin tahansa tulevaisuudessa – ei pidä paikkaansa
4. Jos käyttää osan kanisterin tehosta ja sulkee tiiviisti sen jälkeen, voi loput tehosta käyttää myöhemmin ja saada kalkista alkuperäisen laskennallisen tehon – ei pidä paikkaansa
5. Jos käyttää kanisterin koko tehon ja jättää sen lepäämään 24:ksi tunniksi, voi osan tehosta saada uudelleen käyttöönsä – ei pidä paikkaansa
6. Jos sekoittaa käytettyyn kalkkiin hieman uutta kalkkia, saadaan alkuperäinen teho palautettua. – ei pidä paikkaansa
7. Kanisterin teho on aina sama missä tahansa syvyydessä. – ei pidä paikkaansa
8. Kanisterin teho on aina sama millä tahansa kaasulla. – ei pidä paikkaansa
9. Kanisterin teho on aina sama missä tahansa lämpötilassa. – ei pidä paikkaansa
10. Mikäli kanisterin teho loppuu sukelluksen aikana, saa sukeltaja pienen päänsäryn varoituksena ja voi sen jälkeen tehdä ratkaisunsa mahdolliseen varajärjestelmään siirtymisestä tai pintaan nousun aloittamisesta. – ei pidä paikkaansa
11. Kalkki toimii huonosti tai ei lainkaan, mikäli se kastuu. Näin ollen kalkin on oltava mahdollisimman kuivaa. – ei pidä paikkaansa
12. Kalkkia ei saa säilyttää pakkasessa (valmistajien mukaan voi säilyttää, mutta ei saa olla jäätynyttä kun käytetään).
13. Vesi kalkissa tuottaa ”kaustisen cocktailin”, emäksisen ja syövyttävän nestemäisen yhdistelmän (Totuus; ei tuota nykyään, mikäli pöly on eliminoitu rakeiden seasta).
14. Jos käyttää reagoidessaan väriä vaihtavaa kalkkia, voi näin määritellä kalkin jäljellä olevan tehon (Totuus; antaa osviittaa, muttei ole osoittautunut luotettavaksi).

Suodatuskalkki tarvitsee jonkin verran kosteutta toimiakseen, eikä vesi kalkissa oleellisesti heikennä sen toimintaa. Valmistuksen jäljiltä kalkkirakeet sisältävät kosteutta, jota siinä pitääkin olla. Mikäli kalkki on kuivattu täysin, ei se enää todennäköisesti kykene suoriutumaan tehtävästään. Kalkissa tapahtuva kemiallinen reaktio siis tarvitsee toimiakseen vettä ja hiilidioksidia.

Kalkkiin joutunut ylimääräinen vesi yleensä haihtuu hiljalleen sukelluksen aikana ainakin osittain pois, mikäli käytettävän rebreatherin rakenne sen sallii. Tämä johtuu CO2:n suodattamisen aiheuttaman kemiallisen reaktion tuottamasta voimakkaasta lämpenemisestä. Mitä lämpimämpi kalkki, sitä tehokkaampi suodatus.

Käytettyä kalkkia ei voi enää ”regeneroida” joten se on hylättävä.

CCR-sukeltajan kannattaa huolehtia kalkistaan muulloinkin kuin silloin, kun se on jo pakattu suodatin patruunan sisälle. Kalkkia ei saa päästää kuivumaan eikä jäätymään. Kalkin voi helposti vahingossa kuivattaa, jos säilyttää kalkin varastokanisteria esim. lattialämmityksellä varustetulla lattialla.

Suodatuskalkin ajallinen teho

Tämä on valitettavan laajalti väärin ymmärretty aihe.

Monet laitevalmistajat perustavat kanisterin suodatustehon pelkästään pinnassa tehtyihin testeihin. Suodatuskalkin tehoon vaikuttavat kuitenkin seuraavat tekijät:

1. Kalkin määrä kanisterissa (kg)
2. Kalkin laatu/tyyppi, raekoko ja rakeen muoto (jotka vaikuttavat myös hengitysvastukseen), sekä kalkin alkuperäinen valmistajan määrittelemä käyttökohde
3. Veden lämpötila
4. Kanisterin kyky eristää kalkissa kehittynyt ja sinne hengitetty lämpö ympäröivästä kylmästä vedestä.
5. Sukeltajan metabolian tuottama hiilidioksidimäärä
6. Hengityskaasun tiheys ja sukellussyvyys
7. Kanisterin mekaaninen suunnittelu ja malli (radiaali, aksiaali, coaxial)

CE-testi laitteille tehdään 40m. syvyydessä ilmalla ja 100m. syvyydessä heliox-kaasulla, 4C-lämpötilassa ja CO2-tuotannon ollessa 1.6 litraa/minuutti.

Tällaisen hiilidioksidin tuoton (ja siis noin 1.75 l/min. O2-kulutuksen) kykenee ylläpitämään ainoastaan huippu-urheilija noin 2min. ajan. Tämä vastaa noin. 40l/min. kaasunkulutusta.

Testit yleisesti ovat osoittaneet, että kanisterin tehon määrittäminen ennakkoon on sukeltajalle ylivoimainen tehtävä johtuen tilanteeseen niin monesta vaikuttavasta oleellisesta tekijästä.

Sukeltaja on kuitenkin melko turvallisella alueella, mikäli pitäytyy valmistajan antamien käyttöaikojen sisällä. Toki sukellusolosuhteiden on vastattava testiolosuhteita. Ongelmallisia tilanteita voi tulla etenkin uusintasukelluksilla, joilla käytetään jo osittain käytettyä kalkkia. Kaikille pidemmille ja syvemmille sukelluksille on viisasta vaihtaa uudet kalkit.

Syvälle laskeuduttaessa kanisterin teho saattaa nopeasti ja odottamatta heiketä esim. siten, että 15 metristä 40 metriin laskeuduttaessa kolmen tunnin teho saattaa pudota 1h 50min:iin pelkästä syvyydestä (kaasun tiheydestä) johtuen, puhumattakaan mahdollisen veden lämpötilan laskun aiheuttamasta suodatustehon heikkenemisestä.

Vastineeksi jo heikkenevää suodatustehoa voi hetkellisesti parantaa nousemalla mahdollisimman nopeasti lähemmäs pintaa.

Tehon laskeminen kaasun tiheyden funktiona johtuu siitä, että koska kaasuseoksen sisältämiä molekyylejä (O2, N2, He) on syvällä niin paljon enemmän kuin lähellä pintaa, on CO2-molekyylien osuminen kalkkirakeiden pintaan epätodennäköisempää.

Apulaitteet

Nykyään käytetään kolmea erillistä perusmenetelmää kanisterin suodatustehon tarkkailuun ja sen vähenemisen toteamiseen sukelluksen aikana:

1. Ns. Temp Stick, joka mittaa lämpörintaman etenemistä kanisterissa. Tämä ei ole luotettava siksi että sen osoittamassa mittaustuloksessa on viive. Sukeltaja voi olla jo tajuton tai menehtynyt kun Temp Stick vielä osoittaa kalkissa tapahtuvaa reaktiota. Tullee poistumaan moderneista rebretahereista lähitulevaisuudessa epäluotettavuutensa vuoksi.
2. CO2-anturi, joka mittaa ja ilmoittaa suoraan CO2-pitoisuuden hengityskierrossa esim. millibaareina. 5mb ja 10mb ovat käytännöllisiä hälytysrajoja sillä 20mb katsotaan olevan jo vaarallinen pitoisuus. On hyvin luotettava oikein käytettynä, mutta saattaa huollon puutteessa antaa virhenäyttämiä johtuen esim. kaasun kosteuden esisuodatuksen tukkeutumisesta anturissa.
3. Laite mittaa hengityskiertoon syötetyn hapen määrän, jolloin voidaan epäsuorasti todeta myös tuotetun CO2:n määrä (noin 90% O2:sta muuttuu elimistössä CO2:ksi). Kaikkein luotettavin menetelmä, mutta ei huomioi suoraan ympäristömuuttujia kuten kaksi edellistä. Tämä ongelma eliminoidaan asettamalla laitteen hälytysrajat riittävän alas, sekä tukeutumalla muihin menetelmiin. Ei toimi kuitenkaan luotettavasti silloin kun sukeltaja syöttää paljon happea manuaalisesti O2-solenoidiventiilin ohi sukelluksen aikana.

On siis helppo todeta, ettei  täysin varmaa menetelmää CO2-suodatuksen tehon määrittelyyn ei ole olemassa, mutta useampien menetelmien yhteiskäytöllä voidaan melko hyvin arvioida kalkin toimintaa sukelluksen aikana, vaikkakaan yhtäkään näistä menetelmistä ei tule käyttää kalkin uusimistarpeen määrittämiseen.

Tärkeintä on tietää, kuinka kauan skrubberiaan on jo käyttänyt ja kuinka kauan seuraava sukellus kestää. Uusintasukellukselle on mukava lähteä, kun tietää, että koneessa on uudet kalkit. Uudet kalkit antavat mahdollisimman hyvän co2 suodatustehon ja antavat myös mukavaa turvamarginaalia, mikäli sukellusaika venyykin jostain yllättävästä syystä.

Joissain moderneimmissa laitteissa näitä menetelmiä hyödynnetään tehokkaasti, ja menetelmäkehitystä tapahtuu onneksi jatkuvasti. Joissain laitteissa luotetaan ainoastaan sukeltajan kykyyn osata olla ylikuormittamatta kalkkiaan.

Sukeltaja ostaa 5 000 – 12 000€:n laite/koulutuspaketin, jonka jälkeen hän miettii josko voisi käytetyllä kalkilla vielä yhden sukelluksen tehdä, ennen kuin vaihtaa tilalle uuden, 10€:n arvoisen kalkkiannoksen.

Pahimmillaan 10€:n säästö saattaa aiheuttaa ongelmia tai jopa onnettomuuden.

Kenties parempia säästökohteita voisi etsiä muualta.