Het sproeivliegtuig als wapen

Het is niet onwaarschijnlijk dat sproeivliegtuigen goed bruikbaar zijn als verspreiders van biologische wapens.

Dat de strijders rond Osama bin Laden hun informatie over sproeivliegtuigen moesten bijeenschrapen in de VS is een ijzersterke aanwijzing dat zij niet door een of andere kwaadwillende staat worden gesteund. In het Midden-Oosten en Zuid-Azië is het gebruik van sproeivliegtuigen wijd verbreid, er moeten daar tal van technische instituten zijn die de gezochte informatie op aanvraag konden leveren. Toch stond die weg kennelijk niet open.

Anderzijds blijken veel Amerikaanse universiteiten in staten als Ohio, Iowa, Kansas en Kentucky veel inhoudelijke informatie over landbouwbesproeiingen op internet te zetten. Ook producenten van pesticiden zoals Bayer en ICI en de vele fabrikanten van de speciale sproeiers (nozzles) uit de vliegtuigjes verspreiden hun knowhow gretig via het web. Internet is een heel bruikbare bron.

Wijst de belangstelling voor sproeivliegtuigjes op vergevorderde plannen om biologische of chemische strijdmiddelen in te zetten? Of meer algemeen: zijn sproeivliegtuigen geschikt om deze middelen te verspreiden? Amerikaanse experts hebben daarover zeer verschillende uitspraken gedaan. De een ziet, net als de FBI, in de vliegtuigjes een groot gevaar, de ander denkt dat terroristen er niet veel aan zullen hebben. Zeker niet als zij het oogmerk hebben biologische preparaten te verspreiden: virussen of bacteriën zoals miltvuur, pest en pokken.

Want biologische preparaten moeten bij voorkeur in droge vorm als poeders worden verspreid en terroristen zouden geen bruikbare poeders kunnen maken. Dan nog: kiezen zij voor vloeibare preparaten, dan zijn ze niet in staat die in voldoende fijne druppels te vernevelen. Want nevels van biologische preparaten zouden pas gevaarlijk zijn als de grootte van de neveldruppels ligt tussen 1 en 5 micron (een micron is 0,001 mm). Fijnere deeltjes of druppels zouden net zo makkelijk worden uitgeademd als ingeademd, grovere zouden niet diep genoeg in de longen doordringen en de longblaasje niet bereiken. Maar sproeivliegtuigen zijn zó ingericht dat zij hun pesticiden vernevelen met druppels die tussen de 100 en 250 micron dik zijn. Die leveren nauwelijks gevaar op.

Voor zover de terroristen er al toe waren gekomen de van internet gedownloade informatie door te nemen, hebben zij kunnen vaststellen dat het beeld genuanceerder is. Veel sproeivliegtuigen produceren wel degelijk heel veel druppels met diameters beneden de 10 micron en voor zover zij dat niet doen zijn er eenvoudige middelen om het aandeel fijne druppels te vergroten. Goedbeschouwd moeten fabrikanten van sproei-installaties alle zeilen bijzetten om te verhinderen dàt de druppels te fijn worden.

Afgaande op wat internet erover meldt, zitten sproeivliegtuigjes tamelijk eenvoudig in elkaar. Ze bezitten een reservoir met ruimte voor enige honderden liters pesticide. Een pomp, die soms wordt aangedreven door een kleine propeller of is gekoppeld aan de motor van het vliegtuig, verpompt de vloeistof naar een lange verdeelbuis (de `boom') die onder de vleugels is gemonteerd. Voor een deel wordt de verpompte vloeistof weer teruggevoerd naar het reservoir om de inhoud goed gemengd te houden. In de `boom' zijn op weldoordachte plaatsen sproeiers aangebracht waardoor de vloeistof naar buiten stuift. In het leidingensysteem bevinden zich verder nog kleppen en diverse filters om de sproeiers tegen verstopping (plugging of clogging) te beschermen.

Verdeelnevel

De technische research schuilt in de plaatsing en vooral het ontwerp van de sproeiers. De sproeiers moeten zó over de boom verdeeld worden dat onder het vliegtuig een gelijkmatig verdeelde nevel wordt geproduceerd. De would-be terrorist zal dit een zorg zijn, hij is alleen geïnteresseerd in de druppelgrootte. Bij een gekozen pompdruk (vaak rond de 3 à 4 bar) en vloeistofdikte is de druppelgrootte allleen nog met de sproeiers te beïnvloeden. Voor verschillende pesticiden zijn verschillend sproeiers in gebruik.

Grofgezegd is het streven vaak zo fijn mogelijke druppels te produceren (die dringen goed tussen de bladeren door) maar komt de beperking van het feit dat druppels kleiner dan 100 micron makkelijk `airborne' raken: ze gaan zweven en drijven weg op de wind. Dan ontstaat de gevreesde `spray drift', de grootste kopzorg van de crop duster. Het probleem is dat elke sproeier een heel breed Gauss-achtig verdeeld spectrum aan druppels produceert, bijvoorbeeld variërend van 10 tot 500 micron. Als de bulk van het verstoven volume in druppels van 150 micron terecht komt kan toch makkelijk één procent verstoven worden als druppels kleiner dan 20 micron. De technische uitdaging is sproeiers te ontwerpen die een heel smal spectrum hebben, dan kan men de gemiddelde druppelgrootte laten zakken.

Voor de kwaadwillende is de continue, goed gedocumenteerde strijd tegen de `spray drift' het richtsnoer voor het vinden of laten produceren van sproeiers die juist extra veel kleine druppels afgeven. Wil hij het zich niet te moeilijk maken, dan verhoogt hij simpelweg de pompdruk tot 7 of desnoods 10 bar, voegt hij additieven toe die de oppervlaktespanning van de vloeistof verlagen en laat hij de sproeiers met hun openingen zoveel mogelijk schuin naar voren (in de vliegrichting) wijzen. Al deze ingrepen doen de druppelgrootte dalen. In zijn proefondervindelijke aanpak kan de terrorist gebruik maken van moderne instrumenten (zoals Phase Doppler Particle Analyzers) waarmee het druppelspectrum op elk moment is te onderzoeken.

Verdampen

Al met al lijkt het niet moeilijk om een combinatie van ingrepen te kiezen waarbij zeker enige procenten van de verstoven oplossing in de gewenste gevaarlijke druppelgrootte vrijkomt. De rest is dan `verlies', maar er is al meer op gewezen dat de terrorist zich niet over het rendement van zijn `wapens' bekommert. Als hij op grotere hoogte vliegt dan sproeivliegtuigen gewoonlijk doen, en dat ligt voor de hand, kan uit de vallende druppels nog zoveel oplosmiddel verdampen dat het druppelvolume halveert.

In dit licht bezien lijken sproeivliegtuigen wel degelijk een bedreiging. Men kan zich bovendien nog afvragen hoe streng eigenlijk de eis is dat de druppels kleiner zijn dan 5 micron. In het Amerikaanse programma voor biowapens (dat in 1969 werd afgebroken) werden wel grovere deeltjes geproduceerd. Toen zich in 1979 bij Sverdlovsk een explosie voordeed in een Russische wapenfabriek waar antrax-bacteriën (miltvuur) werden geproduceerd, kostte dat vele omwonenden het leven. Het is niet waarschijnlijk dat toen een `optimale' nevel werd verspreid.

Is er dus reden voor grote verontrusting? Dat valt nog te bezien. Er is een laatste, wat ongrijpbare factor die doorslaggevend kan zijn in de kwestie. Volgens de Amerikaan William C. Patrick, voormalig bioweaponeer, ontstaan bij het verpompen van vloeistoffen door uiterst fijne sproeiers zo grote schuifspanningen dat meegevoerde grote moleculen (eiwitten) en bacteriën of virussen steevast zwaar beschadigd raken. In klassieke sproeiers zouden bacteriën van het geslacht Bacillus voor 99 procent gedood worden. Maar in modernere sproeiers (two-fluid nozzles) zou dat nog maar 90 procent zijn. Vooral de biologische landbouw, die graag preparaten van de rupsendodende bacterie Bacillus thuringiensis verspuit, beschikt op dit terrein over veel know-how.

Biological terrorism and aerosol dissemination (William C. Patrick) in: Politics and the life sciences (september 1996).

Technologies underlying weapons of mass destruction (Office of technology assessment, 1993)

Internetzoektermen (Google): boom, nozzles, droplets en aircraft.