Sporen glad door tannines uit herfstbladeren

Techniek Eén stof uit de bladerpulp die elke herfst op de treinrails valt, zorgt voor de beruchte gladheid.

Blad op het spoor in de buurt van Overveen.
Blad op het spoor in de buurt van Overveen. Foto Koen Suyk/ANP

Doodgewone blaadjes op het spoor, hoe moeilijk is het nou om daar wat aan te doen? Het is onbegrijpelijk voor menig reiziger die op het perron hoort dat vallend blad voor vertraging zorgt. Ook in het Verenigd Koninkrijk vroegen onderzoekers zich af hoe boombladeren zulke extreme gladheid konden veroorzaken. Het blijken de tannines uit bladeren te zijn die reageren met ijzerdeeltjes uit spoor en treinwielen. Dat schrijven onderzoekers van de universiteit van Sheffield deze week in Proceedings of the Royal Society A. Tannines, ook wel looizuur genoemd, zitten in bladeren en vruchten en zorgen bijvoorbeeld voor de bittere smaak in wijn.

Dat het bladerpulp is die voor gladde sporen zorgt, met onder meer vierkante treinwielen tot gevolg, was al langer bekend, maar wat in de bladerpulp precies de gladheid veroorzaakt was tot nu toe nog onduidelijk. De onderzoekers voerden diverse wrijvingstesten uit en wijzen nu de tannines aan als de boosdoeners. Toen ze in hun testopstelling de tannines uit de bladerpulp verwijderden nam de wrijving tussen de ijzerdelen toe.

De wrijving tussen wielen en rails met een gladde bladerlaag is net zo laag als de wrijving tussen schaatsen en ijs. Dat een chemische reactie hiervoor zorgt, lag wel voor de hand, schrijven de onderzoekers. Maar praktijkonderzoek is lastig omdat er uiteenlopend vuil op wielen en rails zit en het chemische proces van bladerpulp op het spoor complex is. Eerder werd onder meer gedacht dat de gladheid veroorzaakt werd doordat pectine, een gelei-achtige structuur uit celwanden van planten, oplost en zo de stroperigheid van de pulp verhoogt.

Stroperigheid van bladerpulp

Maar de stroperigheid van de bladerpulp bleek niet zoveel anders dan die van water. Ook voor deze studie zijn meerdere chemische reacties bekeken. Louter het effect van de reactie tussen tannines en ijzer liet een significant verschil in wrijving zien.

Als bladeren tussen wielen en rails terechtkomen ontstaat er een zwarte, harde laag. Het vermoeden was dat die laag ontstaat doordat ijzer-ionen van de rails oplossen door het zuur in bladerpulp. In het lab brachten de onderzoekers bruine bladerpulp van platanen in contact met een ijzeroplossing en ook hier ontstond de zwarte laag. Met massaspectrometrie, een methode om de samenstelling van stoffen te onderzoeken, werd vastgesteld dat een deel van het toegevoegde ijzer inderdaad was opgelost, de zwarte laag is een ijzertannaat.

Om te onderzoeken of deze chemische reactie ook de oorzaak van de bladergladheid is, werden er wrijvingstesten uitgevoerd, met zowel rollende als schuivende ijzeren delen. Als er pulp met tannines tussen de lagen ijzer zat, was er veel minder wrijving dan bij pulp zonder tannines. De onderzoekers sluiten niet uit dat in de praktijk nog meer chemische processen een rol spelen, maar ze denken dat hun vondst een goed uitgangspunt is om op zoek te gaan naar een remedie voor de bladerproblematiek.

Nieuwe innovaties zijn zeker interessant

Willeke Steenks ProRail

Het probleem van de bladeren is natuurlijk herkenbaar, zegt Willeke Steenks, programmamanager seizoensvoorbereiding bij ProRail. Vooral bij remmen en optrekken zorgen gladde sporen voor schade aan treinen. Eerder is geprobeerd de gladde laag te verwijderen met lasers, borstels en waterstralen, maar dat werkte niet naar tevredenheid. „Nieuwe innovaties op dit vlak bekijken we met interesse”, zegt Steenks. Tegenwoordig wordt een stroefmakende gel van aardappelzetmeel met zand en metaaldeeltjes gebruikt. Een aantal treinen sprayt het middel een kilometer voor en na stations op het spoor, ook komende herfst weer.

„We zoeken naar een methode die het hele jaar gebruikt kan worden, want gladheid op het spoor komt niet alleen door bladeren”, zegt Steenks. ProRail en NS zijn net een proef begonnen waarbij vanuit 58 treinen een conditioneringsmiddel – vet met vaste deeltjes – tussen wiel en rail wordt gespoten. Hoofddoel is het verminderen van het piepende geluid dat treinen in bogen maken, maar de methode blijkt ook goed te werken tegen aanhechting van vuil en voor wrijving. „De totaaloplossing die wij zoeken gaat verder dan alleen bladeren”, zegt Steenks.