In industriële toepassingen met hoge temperaturen worden metalen zoals roestvast staal (RVS), maar ook legeringen met een lager percentage chroom, vaak geïsoleerd met isolatiematerialen die alkali- en/of aardalkalimetaaloxiden bevatten, met name calcium, zoals steenwol, glaswol, glasvezelmatrassen, naaldviltmatten, microporeuze isolatie of calciumsilicaat. Sommige materialen, zoals AES-wol of microporeuze isolatiematerialen, worden in matrassen verwerkt. Calciumvrije microporeuze isolatiematerialen bestaan vaak uit calciumhoudende glasvezelweefselcoatings (bijv. E-glas), die – net als rechtstreeks aangebrachte AES-matten – kunnen leiden tot contact tussen chroom en alkali- of aardalkalimetaalionen. Deze worden toegepast in sectoren zoals warmtekrachtkoppeling (WKK/CHP), motoren, scheepvaart, trucks en bussen, maar ook in de energiesector, turbine-installaties, verbrandingsovens, procesindustrie en andere toepassingen waar metaal en isolatie langdurig worden blootgesteld aan verhoogde temperaturen. Onder bepaalde omstandigheden kunnen daarbij chromaatverbindingen ontstaan, ofwel Cr(VI). Deze chromaatverbindingen zijn kankerverwekkende stoffen die zowel de gezondheid als het milieu ernstig kunnen bedreigen. In dit kennisbankartikel leggen we uit hoe Cr(VI) ontstaat, welke rol de isolatie speelt, bij welke temperaturen het risico toeneemt, en waarom het cruciaal is om ook bij lagere temperaturen alert te zijn.

Twee vormen van Cr(VI)-vorming: solide en gasfase #

Op basis van recente studies (waaronder Sayano et al. 2015 en Van Leeuwen et al. 2024) onderscheiden we twee afzonderlijke maar deels overlappende mechanismen waardoor Cr(VI) in of op isolatiemateriaal kan ontstaan:

1. Vaste-stofreactie aan het grensvlak met het metaal #

Wanneer chroomhoudende staalsoorten langdurig in contact staan met calcium- of natriumhoudende isolatiematerialen, kan Cr uit de staaloppervlakte naar buiten diffunderen. Daar vormt zich een Cr(III)-oxidelaag (chroom(III)oxide, Cr₂O₃), die onder invloed van zuurstof en metaaloxiden zoals calciumoxide (CaO) of natriumoxide (Na₂O) verder geoxideerd wordt tot Cr(VI).

Bijvoorbeeld:

  • Calciumoxide (CaO) + siliciumdioxide (SiO₂) + chroom(III)oxide (Cr₂O₃) + zuurstof (O₂) → calciumchromaat (CaCrO₄) + siliciumdioxide (SiO₂)
  • Natriumoxide (Na₂O) + chroom(III)oxide (Cr₂O₃) + zuurstof (O₂) → natriumchromaat (Na₂CrO₄)

Hoewel de oorspronkelijke studies vaak calciumorthosilicaat (Ca₂SiO₄) vermelden als reagens, is het belangrijk te benoemen dat deze specifieke verbinding niet direct in steenwol of glasvezelmaterialen voorkomt. Deze bevatten doorgaans een mengsel van calciumoxide en siliciumdioxide in een amorfe of gedeeltelijk kristallijne structuur. Bij verhitting gedragen deze zich vergelijkbaar en kunnen zij alsnog deelnemen aan soortgelijke reacties die leiden tot de vorming van stabiele Cr(VI)-verbindingen zoals calciumchromaat.

Belangrijk hierbij is dat calciumoxide (CaO), een veelvoorkomend bestanddeel in isolatie zoals steenwol, glasvezelmatten en bekledingen van microporeuze isolatie, met vocht uit de omgeving kan reageren tot calciumhydroxide (Ca(OH)₂). Dit calciumhydroxide is een sterke base en kan de passieve oxidelaag van roestvast staal (de Cr₂O₃-laag) aantasten. Daardoor komt meer Cr(III) vrij, dat vervolgens in aanwezigheid van zuurstof geoxideerd kan worden tot Cr(VI). Hierdoor ontstaat Cr(VI) mogelijk al bij temperaturen vanaf 250°C, zeker bij langdurige blootstelling.

2. Gasfasevorming en condensatie van Cr(VI) #

Bij verhitting boven ongeveer 500°C kan Cr(III) verdampen als gasvormige Cr(VI)-soorten (zoals chroom(VI)oxide, CrO₃ of chroomdioxidehydroxide, CrO₂(OH)). Deze damp verspreidt zich met de luchtstroom en condenseert op koelere delen van het systeem of op isolatievezels. Als de isolatie elementen zoals calcium, natrium, kalium of magnesium bevat, kunnen deze reageren met het neergeslagen Cr(VI) tot stabiele, vaste chromaten. Zonder deze elementen degradeert Cr(VI) weer tot Cr(III), maar bij aanwezigheid van calcium of natrium vormt zich bijvoorbeeld calciumchromaat (CaCrO₄) of natriumchromaat (Na₂CrO₄).

Dit verklaart waarom chromaatvorming ook kan plaatsvinden op plekken waar geen direct metaalcontact is, maar waar Cr(VI)-gassen condenseren op of in de isolatie. Het volledige proces – van verdamping tot afzetting en zoutvorming – is experimenteel bevestigd in de studie van Van Leeuwen et al. (2024).

Temperatuur: wanneer ontstaat Cr(VI)? #

Hoewel vaste-stofreacties pas vanaf circa 500–600°C dominant worden, zijn er aanwijzingen uit zowel literatuur als praktijk dat Cr(VI) al vanaf circa 250°C kan ontstaan:

  • In Sayano’s studie werden Cr(VI)-verbindingen aangetoond bij testtemperaturen van 773–873K (500–600°C).
  • Van Leeuwen toont via thermodynamische berekeningen dat stabiele chromaten al vanaf 100–250°C theoretisch kunnen bestaan, afhankelijk van chemische samenstelling, vocht en duur.
  • In het veld heeft SEEF Cr(VI) aangetroffen op isolatie die was blootgesteld aan temperaturen tussen 250 en 400°C – vooral bij gebruik van CaO-rijke materialen zoals steenwol.

Daarom geldt bij SEEF: geen ondergrens uitsluiten – ook bij 250°C toepassingen is testen en monitoren zinvol en verantwoord.

Risico’s voor mens en milieu #

Cr(VI)-verbindingen zoals calciumchromaat zijn:

  • Kankerverwekkend bij inademing van stof (longkanker, neustumoren)
  • Irriterend en kan door de huid worden opgenomen bij huidcontact omdat deze chromaatverbindingen oplosbaar zijn in water! De huid moet dus volledig worden beschermd, ook het gezicht.
  • Giftig voor het milieu – wateroplosbaar en persistent

Tijdens onderhoudswerkzaamheden waarbij isolatie wordt losgemaakt, kan Cr(VI)-houdend stof vrijkomen. Dit vormt een groot risico voor werknemers én leidt tot juridische en milieukundige aansprakelijkheid. Omdat Cr(VI) zich bindt aan stofdeeltjes, kan het eenvoudig worden verspreid in werkruimten.

Detectie en beheersing #

SEEF biedt met gepatenteerde testmethoden de mogelijkheid om Cr(VI) betrouwbaar op te sporen, ook in complexe matrices waar standaardmethodes (zoals NEN 5617) falen. Uit vergelijkende tests blijkt dat standaardmethodes bij calciumhoudende isolatie meer dan 90% van het Cr(VI) onderschatten, terwijl de SEEF-methode >80% recovery behoudt.

Maatregelen:

  • Gebruik calciumvrije isolatie (alkalivrij) om vorming van chromaten structureel te voorkomen
  • Gebruik barrièrelagen tussen metaal en isolatie, bijvoorbeeld een laag calciumvrije isolatie
  • Controleer en test regelmatig op Cr(VI) bij temperaturen vanaf 250°C
  • Gebruik PBM’s en volg verwijderprotocollen bij isolatie-inspecties of saneringen
  • Meet de daadwerkelijke blootstelling bij isolatie-inspecties of saneringen

Conclusie #

Cr(VI)-vorming in isolatie is een chemisch onderbouwd en reproduceerbaar proces, dat niet enkel optreedt bij extreme temperaturen. Het ontstaat via twee routes:

  1. Vaste-fase interactie tussen chroom en Ca/Na-houdende isolatie
  2. Condensatie van gasvormig Cr(VI) op alkali-houdende oppervlakken

In beide gevallen is het type isolatiemateriaal een cruciale factor. Materialen met calcium, natrium, kalium of magnesium vormen een verhoogd risico op chromaatvorming, zelfs al vanaf 250°C.

SEEF ondersteunt u met detectie, analyse, advies en training – van onderzoek tot risicobeheersing.

📩 Meer weten? Neem contact op via info@seefbv.com of bel +31 (0)85 047 05 74.