1. Lucht is maar één ademgas

In het vorige artikel hebben we uitgebreid gekeken naar perslucht: waar de lucht die we onder water ademen vandaan komt, hoe een compressor die lucht samenperst en aan welke eisen goede ademlucht moet voldoen. Voor de meeste recreatieve duiken is gewone perslucht een uitstekend ademgas. Het is goedkoop, vrijwel overal beschikbaar en relatief eenvoudig te produceren.

Maar lucht is niet het enige gas waarmee we kunnen duiken. Sterker nog: zodra we langer of dieper willen duiken, lopen we tegen eigenschappen van gewone lucht aan die minder gunstig worden. Stikstof wordt onder toenemende druk narcotisch en wordt tijdens de duik door ons lichaam opgenomen. Zuurstof, die we uiteraard nodig hebben om te leven, kan bij een te hoge partiële druk juist giftig worden. En op grote diepte wordt lucht door de toenemende druk zo dicht dat ook het ademen zelf steeds meer inspanning kost.

Door de verhouding tussen de verschillende gassen te veranderen, kunnen we een ademgas beter aanpassen aan een bepaalde duik. We kunnen bijvoorbeeld een deel van de stikstof vervangen door extra zuurstof, zoals bij Nitrox, of door helium, zoals bij Trimix. Voor verschillende fases van een technische duik kunnen zelfs verschillende gasmengsels worden meegenomen. Daar staat tegenover dat ieder ademgas zijn eigen mogelijkheden én beperkingen heeft. Een mengsel dat op geringe diepte ideaal is, kan op grotere diepte gevaarlijk zijn. En een gas dat speciaal is samengesteld voor een zeer diepe duik kan aan de oppervlakte zelfs ongeschikt zijn om te ademen.

Ook als Divemaster hoef je lang niet met al deze gassen te kunnen duiken of ze zelf te kunnen mengen. Toch is het belangrijk om te begrijpen wat ze zijn en waarom ze worden gebruikt. In een professioneel duikcentrum krijg je al snel te maken met Nitroxflessen, gasanalyses, MOD-markeringen en duikers die verschillende gasmengsels gebruiken. En misschien begeleid je later technische duikers of werk je op een duikcentrum waar ook Trimix en decompressiegassen worden gevuld. Als Dive Professional moet je dan op zijn minst begrijpen wat je voor je hebt en waarom daar andere procedures en veiligheidsregels voor gelden.

In dit artikel kijken we daarom verder dan gewone perslucht. We beginnen met Nitrox, dat inmiddels bij veel recreatieve duikcentra heel normaal is geworden, en gaan vervolgens steeds een stap verder: naar Trimix, decompressiegassen en uiteindelijk zelfs experimentele ademgassen met waterstof. Daarbij kijken we niet alleen naar wat deze gassen zijn, maar vooral naar waarom we ze gebruiken, hoe ze worden gemaakt en gecontroleerd, en welke extra kennis, training en apparatuur daarvoor nodig zijn.

2. Waarom iets anders dan lucht?

Gewone lucht bestaat voor ongeveer 21% uit zuurstof en 78% uit stikstof, met daarnaast kleine hoeveelheden andere gassen (< 1%). Aan de oppervlakte is dat een bijzonder praktisch mengsel: we ademen het ons hele leven zonder erbij na te denken. Maar onder water neemt de omgevingsdruk toe en daarmee ook de partiële druk van ieder gas dat we inademen. Daardoor gaan zuurstof en stikstof zich op grotere diepte anders gedragen dan we aan de oppervlakte gewend zijn.

Zuurstof (O₂) hebben we nodig om te leven. Meer zuurstof in een ademgas kan bovendien een voordeel hebben: als we een deel van de stikstof vervangen door zuurstof, nemen we tijdens de duik minder stikstof op. Maar meer is niet onbeperkt beter. Naarmate de partiële druk van zuurstof stijgt, neemt ook het risico op zuurstofvergiftiging toe. Een mengsel met veel zuurstof kan daarom op geringe diepte uitstekend bruikbaar zijn, maar op grotere diepte gevaarlijk worden.

Stikstof (N₂) vormt het grootste deel van gewone lucht. Het is goedkoop en gemakkelijk beschikbaar, maar onder druk heeft het een aantal minder gunstige eigenschappen. Ons lichaam neemt tijdens een duik stikstof op, wat een belangrijke rol speelt bij decompressie en het risico op decompressieziekte. Daarnaast heeft stikstof op grotere diepte een narcotisch effect. Hoe dieper we gaan, hoe duidelijker die stikstofnarcose kan worden.

Er is nog een probleem dat vooral bij diepere duiken belangrijk wordt: gasdichtheid. Hoe groter de omgevingsdruk, hoe dichter het gas dat we ademen. Op 30 meter staat het ademgas bijvoorbeeld onder ongeveer vier keer de druk aan de oppervlakte. Iedere ademteug bevat daardoor veel meer gasmoleculen en het kost steeds meer moeite om het gas door een ademautomaat en onze luchtwegen heen en weer te bewegen. Op recreatieve duikdieptes (tot 40 meter) levert dat bij normale inspanning meestal weinig problemen op, maar naarmate we dieper gaan, kan de verhoogde ademarbeid een steeds grotere beperking worden.

Daarom wordt bij diepere technische duiken vaak helium (He) aan het ademgas toegevoegd. Helium is veel lichter dan stikstof en heeft bovendien veel minder narcotisch effect. Door een deel van de stikstof door helium te vervangen, kunnen we een gasmengsel maken dat beter geschikt is voor grotere dieptes. Helium heeft echter ook nadelen. Het is duur, schaars en stelt weer andere eisen aan duikplanning en decompressie. Er bestaat dus niet één perfect ademgas voor iedere duik. Gewone lucht is voor het grootste deel van het recreatieve duiken een eenvoudige en praktische keuze. Nitrox kan interessant zijn wanneer we de stikstofbelasting willen verminderen, terwijl heliumhoudende mengsels vooral voordelen krijgen wanneer we aanzienlijk dieper gaan. En tijdens technische decompressie willen we soms juist een gas met een zeer hoog zuurstofgehalte. Het gaat daarom niet zozeer om de vraag welk ademgas het beste is, maar welk ademgas het meest geschikt is voor een bepaalde diepte, duiktijd en functie. Door de verhouding tussen zuurstof, stikstof en eventueel helium te veranderen, kunnen we de eigenschappen van het ademgas aanpassen aan de duik die we willen maken.

Welk ademgas past bij de duik van vandaag? Dat hangt vooral af van de diepte en het doel van de duik. Lucht, Nitrox, Trimix en andere mengsels hebben elk hun eigen toepassingsgebied.

3. Van duivels gas naar alledaagse duikpraktijk

Duiken met andere gasmengsels dan gewone lucht klinkt misschien als een relatief moderne ontwikkeling, maar het idee is veel ouder dan het recreatieve duiken zoals we dat tegenwoordig kennen. Al in de eerste helft van de twintigste eeuw werd geëxperimenteerd met verschillende mengsels van zuurstof en stikstof, en vanaf de jaren vijftig werden zuurstofverrijkte mengsels onder meer door de Amerikaanse marine gebruikt. Het doel was hetzelfde als nu: de eigenschappen van het ademgas beter aanpassen aan de diepte en duur van een duik.

Een belangrijke volgende stap kwam vanuit de wetenschappelijke duikwereld. De Amerikaanse onderzoeker en duikfysioloog J. Morgan Wells werkte in de jaren zeventig bij NOAA aan praktische procedures voor het gebruik van zuurstofverrijkte lucht. Daaruit ontstonden onder andere de mengsels die bekend werden als NOAA Nitrox I (32% zuurstof) en NOAA Nitrox II (36% zuurstof). Procedures voor het gebruik van Nitrox werden in 1979 opgenomen in de NOAA Diving Manual. Nitrox was dus bepaald geen nieuw of onbeproefd gas toen het in de jaren tachtig zijn weg begon te vinden naar recreatieve duikers. Toch werd het daar aanvankelijk met veel argwaan ontvangen.

Een belangrijke pionier in die ontwikkeling was Dick Rutkowski, die jarenlang bij NOAA had gewerkt en daar nauw betrokken was geweest bij duikopleidingen en het gebruik van Nitrox. Na zijn vertrek bij NOAA begon hij Nitrox juist buiten die wetenschappelijke en professionele wereld te promoten. In 1985 ontstond de International Association of Nitrox Divers (IAND, later IANTD), met als doel om ook gewone sportduikers te leren duiken met zuurstofverrijkte lucht. Dat was destijds behoorlijk revolutionair. Nitrox zelf was niet nieuw, maar het idee dat recreatieve duikers het gewoon bij een duikcentrum zouden kunnen krijgen en na een relatief korte opleiding veilig zouden kunnen gebruiken, was dat wel. Voor de gevestigde duikwereld voelde het alsof iemand voorstelde om fentanyl, dat in ziekenhuizen onder streng toezicht wordt gebruikt, na een cursus van enkele uren ook voor zelfstandig gebruik beschikbaar te maken. Ondanks de weerstand vanuit de duikidustrie begon IAND Nitroxopleidingen aan te bieden, instructeurs op te leiden en het gas beschikbaar te maken voor een steeds grotere groep sportduikers.

Niet iedereen in de gevestigde duikwereld was daar blij mee. IAND kreeg felle kritiek en Nitrox werd door tegenstanders afgeschilderd als onnodig ingewikkeld of zelfs onverantwoord voor recreatieve duikers. Fabrikanten maakten zich zorgen over het gebruik van zuurstofrijkere mengsels met bestaande duikapparatuur en verschillende grote opleidingsorganisaties wilden er aanvankelijk niets mee te maken hebben. In 1991 ging de weerstand zelfs zo ver dat Nitroxorganisaties als IAND en ANDI niet welkom waren op de jaarlijkse DEMA-vakbeurs. Rutkowski liet zich door de kritiek niet tegenhouden. Zijn houding vatte hij samen in een uitspraak die beroemd zou worden: “Science always wins over bullshit.”

De controverse werd soms behoorlijk fel. Nitrox kreeg in die periode zelfs de spottende bijnaam ‘voodoo gas’ en Bill Gleason, hoofdredacteur van het invloedrijke Amerikaanse duikblad Skin Diver, sprak zelfs van ‘The Devil's Gas’. En in 1991 waarschuwde DEMA-directeur Robert Gray dat recreatief Nitroxgebruik een ‘serious, unwarranted safety risk’ kon opleveren. De weerstand ging verder dan woorden: Nitroxorganisaties als IAND werden zelfs geweerd van de DEMA-vakbeurs van 1992. Achteraf is dat opmerkelijk, want het ging niet om een nieuw of nauwelijks onderzocht ademgas, maar vooral om de vraag of een techniek die al jarenlang in professionele en wetenschappelijke duikprogramma's werd toegepast ook thuishoorde in het recreatieve duiken.

De weerstand tegen Nitrox bleef niet beperkt tot woorden. Op de DEMA-beurs waren Nitroxorganisaties niet welkom. De uitspraak op de afbeelding vat hun reactie kernachtig samen: “Science always wins over bullshit.” Een paar jaar laten omarmden al die organisaties Nitrox.

Ook de gevestigde opleidingsorganisaties waren aanvankelijk terughoudend. PADI vond begin jaren negentig dat er nog onvoldoende veiligheidsprocedures, opleidingen en technische voorzieningen bestonden om Nitrox op grote schaal binnen het recreatieve duiken te introduceren. De Britse British Sub-Aqua Club (BSAC) ging nog een stap verder. In 1993 verbood de organisatie haar leden om tijdens clubduiken Nitrox te gebruiken, zelfs wanneer zij daarvoor elders een opleiding hadden gevolgd. Maar de ontwikkelingen gingen snel. Steeds meer duikers ontdekten de voordelen van Nitrox en de druk op de gevestigde organisaties nam toe. In mei 1995 hief BSAC het verbod weer op en later dat jaar introduceerde de organisatie zelfs haar eigen Nitroxopleidingen. Ook PADI kwam in 1995 met een Enriched Air Diver-programma, dat vanaf 1996 op grotere schaal beschikbaar werd. Daarmee was de belangrijkste weerstand binnen de gevestigde duikwereld in slechts enkele jaren verdwenen. Wat kort daarvoor nog als ‘voodoo gas’ werd afgeschilderd, werd al snel een normaal onderdeel van het recreatieve duiken. De wetenschap won het inderdaad van de bullshit bezorgdheden. Tegenwoordig is die oude discussie bijna moeilijk voor te stellen. Nitrox is bij veel duikcentra net zo vanzelfsprekend als gewone perslucht en de Enriched Air Nitrox-certificering behoort bij verschillende opleidingsorganisaties tot de meest gevolgde specialties. Wat enkele tientallen jaren geleden nog als exotisch en zelfs gevaarlijk werd beschouwd, is inmiddels dagelijkse duikpraktijk.

Dat historische verloop is interessant, omdat het laat zien dat nieuwe ontwikkelingen in de duiksport niet altijd onmiddellijk worden geaccepteerd. Nieuwe gasmengsels en technieken roepen vragen op over veiligheid, opleiding en apparatuur. Soms is die voorzichtigheid terecht. Soms blijkt een techniek na jaren van onderzoek en ervaring uiteindelijk veel minder exotisch dan aanvankelijk werd gedacht. Zoals we later zullen zien, speelt precies die discussie tegenwoordig opnieuw rond het gebruik van waterstof als ademgas voor extreem diepe duiken.

Nitrox werd ooit met argwaan bekeken en zelfs ‘duivelsgas’ genoemd. Inmiddels is het bij veel duikcentra dagelijkse praktijk. Het lagere stikstofgehalte kan voordelen bieden, maar het extra zuurstof beperkt de maximale diepte.

4. Nitrox: meer zuurstof, minder stikstof

Maar wat is dat Nitrox, waar destijds zoveel discussie over ontstond, nu eigenlijk precies? De naam is enigszins verwarrend, want iedere combinatie van stikstof (nitrogen) en zuurstof (oxygen) zou je Nitrox kunnen noemen – gewone lucht dus ook. In de duikwereld bedoelen we met Nitrox meestal Enriched Air Nitrox (EAN): lucht waarvan het zuurstofgehalte hoger is dan de ongeveer 21% die we normaal inademen.

Veelgebruikte mengsels zijn bijvoorbeeld EAN32 en EAN36, met respectievelijk 32% en 36% zuurstof. Het resterende deel bestaat voornamelijk uit stikstof. EAN32 bevat dus ongeveer 68% stikstof in plaats van de ongeveer 79% in gewone lucht. Dat verschil lijkt misschien niet enorm, maar onder water heeft het belangrijke gevolgen.

Minder stikstof

Het belangrijkste voordeel van Nitrox is eigenlijk niet dat er méér zuurstof in zit, maar dat er minder stikstof in zit. Tijdens een duik nemen onze lichaamsweefsels stikstof op. Hoeveel en hoe snel dat gebeurt, hangt onder andere af van de diepte en de duur van de duik. Wanneer we op dezelfde diepte EAN32 ademen in plaats van gewone lucht, worden we aan een lagere partiële stikstofdruk blootgesteld. Voor onze decompressiebelasting lijkt het daardoor alsof we minder diep duiken. Dit kan worden uitgedrukt als de Equivalent Air Depth (EAD): de diepte waarop gewone lucht dezelfde partiële stikstofdruk zou geven als het gebruikte Nitroxmengsel. Daardoor kunnen de no-decompression limits met Nitrox aanzienlijk langer zijn dan met lucht. Vooral bij herhalingsduiken en duiken in het bereik waarin de NDL daadwerkelijk de beperkende factor is, kan dat een groot voordeel zijn. Nitrox maakt een duiker overigens niet immuun voor decompressieziekte. We nemen nog steeds stikstof op en moeten onze duik nog steeds volgens een geschikte duiktabel of duikcomputer plannen en uitvoeren.

Meer zuurstof

Maar wat aan de ene kant het voordeel oplevert, veroorzaakt aan de andere kant een nieuwe beperking. Als we het percentage stikstof verlagen door meer zuurstof toe te voegen, neemt de partiële druk van zuurstof (ppO₂) op een bepaalde diepte toe. Aan de oppervlakte heeft zuurstof in gewone lucht een partiële druk van ongeveer 0,21 bar. Op 10 meter, waar de absolute omgevingsdruk ongeveer 2 bar bedraagt, wordt dat ongeveer 0,42 bar. Hoe dieper we gaan, hoe hoger de partiële zuurstofdruk wordt. Met Nitrox gaat dat sneller. EAN32 heeft aan de oppervlakte bijvoorbeeld een ppO₂ van ongeveer 0,32 bar. Op 30 meter, bij ongeveer 4 bar absolute druk, is dat al ongeveer 1,28 bar.

Daarmee komen we bij een van de belangrijkste principes van het duiken met verschillende ademgassen: voor ons lichaam is niet alleen het percentage van een gas belangrijk, maar vooral de partiële druk waaraan we worden blootgesteld.

Fracties en partiele drukken

Het aandeel zuurstof in een gasmengsel noemen we de fraction of oxygen (FO₂). Voor gewone lucht is de FO₂ ongeveer 0,21; voor EAN32 is die 0,32 en voor EAN36 0,36. Door de FO₂ te vermenigvuldigen met de absolute omgevingsdruk kunnen we de partiële zuurstofdruk bepalen:

ppO₂ = FO₂ × absolute druk

Omdat een te hoge ppO₂ het risico op zuurstoftoxiciteit verhoogt, kunnen we een Nitroxmengsel niet onbeperkt diep gebruiken. Ieder mengsel heeft daarom een Maximum Operating Depth (MOD): de maximale diepte waarop het gas binnen de gekozen maximale ppO₂ gebruikt mag worden.

Voor het actieve gedeelte van een duik wordt vaak met een maximale ppO₂ van 1,4 bar gepland. EAN32 heeft bij die limiet bijvoorbeeld een MOD van ongeveer 34 meter. EAN36 komt uit op ongeveer 29 meter. Voor bepaalde decompressietoepassingen wordt soms een hogere ppO₂ geaccepteerd, vaak tot 1,6 bar, maar dat hoort bij specifieke procedures en opleidingen. Dit betekent ook dat Nitrox nadrukkelijk geen gas is waarmee je simpelweg dieper kunt duiken. Het tegenovergestelde is eerder waar: hoe hoger het zuurstofpercentage, hoe ondieper de maximale gebruiksdiepte wordt.

Niet alleen de maximale ppO₂ is van belang. Ook de duur van de blootstelling aan verhoogde zuurstofdruk speelt een rol. Bij hoge ppO₂ kan acute zuurstoftoxiciteit van het centrale zenuwstelsel optreden, vaak aangeduid als CNS oxygen toxicity. Onder water is vooral het risico op een convulsie gevaarlijk, omdat die kan leiden tot verlies van de ademautomaat en verdrinking. Daarnaast kan langdurige blootstelling aan verhoogde zuurstofconcentraties schade aan onder andere de longen veroorzaken. Bij technische en langdurige duiken wordt daarom niet alleen gekeken naar de maximale ppO₂, maar ook naar de totale zuurstofblootstelling gedurende de duik of over meerdere duiken. Voor een gewone recreatieve Nitroxduik houdt de duikcomputer een groot deel van deze berekeningen bij. Maar een computer kan alleen correct rekenen wanneer het juiste zuurstofpercentage is ingesteld. Daarom moet een Nitroxduiker altijd weten welk mengsel hij daadwerkelijk in zijn fles heeft.

Nitrox geeft ons dus een mooi voordeel, maar niet gratis: minder stikstof geeft ons meer mogelijkheden wat betreft duiktijd, terwijl meer zuurstof juist een nieuwe beperking oplegt wat betreft diepte en blootstellingstijd. Juist die afweging maakt Nitrox zo'n goed eerste voorbeeld van hoe we de samenstelling van een ademgas kunnen aanpassen aan het doel van een duik.

Hoe meer zuurstof een mengsel bevat, hoe ondieper de maximale gebruiksdiepte doorgaans ligt. Controleer daarom het gasmengsel en de bijbehorende MOD voordat je het gebruikt.

5. Hoe wordt Nitrox gemaakt?

Dat we met Nitrox kunnen duiken, betekent natuurlijk dat iemand dat gasmengsel eerst moet maken. Een gewone duikcompressor zuigt buitenlucht aan en verandert de samenstelling daarvan niet: wat er aan de ene kant binnenkomt, komt – na filtering en onder hoge druk – in vrijwel dezelfde verhouding in de duikfles terecht. Om Nitrox te produceren moeten we dus óf extra zuurstof toevoegen, óf een deel van de stikstof uit de lucht verwijderen. Daarvoor bestaan verschillende methoden. Welke methode een vulstation gebruikt, hangt onder andere af van de hoeveelheid Nitrox die wordt geproduceerd, de gewenste mengsels en de beschikbare installatie.

Partial-pressure blending

Een van de traditionele manieren om Nitrox te maken is partial-pressure blending. Daarbij wordt eerst een nauwkeurig berekende hoeveelheid pure zuurstof in de duikfles gebracht. Vervolgens wordt de fles met lucht aangevuld tot de gewenste einddruk. Na het mengen ontstaat zo het gewenste zuurstofpercentage. Stel bijvoorbeeld dat we een fles met EAN32 willen maken. De blender berekent hoeveel zuurstof daarvoor nodig is, houdt rekening met eventueel gas dat nog in de fles aanwezig is, voegt de benodigde hoeveelheid zuurstof toe en vult de fles daarna verder met lucht. Het grote voordeel van deze methode is de flexibiliteit. Er kunnen zeer uiteenlopende mengsels mee worden gemaakt en dezelfde principes worden ook gebruikt bij het mengen van technische ademgassen. Daar staat tegenover dat pure zuurstof onder hoge druk rechtstreeks in de fles en door delen van de vulinstallatie stroomt. Dat stelt hoge eisen aan de gebruikte apparatuur en aan de reinheid van de fles, kraan en andere onderdelen die met de zuurstof in contact komen.

Continuous-flow blending

Bij continuous-flow blending wordt de zuurstof al vóór de hogedrukcompressor aan de aangezogen lucht toegevoegd. Een gecontroleerde hoeveelheid zuurstof wordt met gewone lucht gemengd, waarna het complete mengsel door de compressor wordt samengeperst. Het voordeel is dat de duikfles niet eerst afzonderlijk met pure zuurstof hoeft te worden gevuld. Bovendien kan een vulstation op deze manier relatief efficiënt meerdere flessen met hetzelfde mengsel vullen. De keerzijde is dat de compressor zelf met zuurstofverrijkte lucht werkt. Niet iedere compressor of installatie is daarvoor zonder meer geschikt. Het zuurstofpercentage van het mengsel dat de compressor ingaat moet daarom zorgvuldig worden gecontroleerd en de installatie moet voor deze manier van werken zijn ontworpen en onderhouden.

Membraansystemen

Een heel andere methode is het gebruik van een membraansysteem. Daarbij wordt geen extra zuurstof aan de lucht toegevoegd. In plaats daarvan wordt een deel van de stikstof uit gewone lucht verwijderd. De lucht wordt eerst op relatief lage druk door een speciaal membraan geleid. Verschillende gasmoleculen passeren zo'n membraan met verschillende snelheden. Daardoor kan een gasstroom worden geproduceerd die relatief meer zuurstof en minder stikstof bevat. Deze zuurstofverrijkte lucht wordt vervolgens door de hogedrukcompressor gecomprimeerd tot 200 of 300 bar. Membraansystemen zijn vooral interessant voor vulstations die grote hoeveelheden Nitrox produceren. Ze kunnen continu Nitrox leveren zonder voor iedere fles afzonderlijk pure zuurstof bij te mengen. Daar staat tegenover dat de installatie aanzienlijk complexer en duurder is dan een gewone compressor en dat er grenzen zijn aan de zuurstofpercentages die ermee kunnen worden geproduceerd.

Welke methode is het beste?

Er bestaat ook hier niet één methode die voor ieder vulstation ideaal is. Een klein vulstation dat af en toe verschillende mengsels maakt, kan andere behoeften hebben dan een groot duikcentrum dat iedere dag tientallen flessen EAN32 vult. In de praktijk bestaan bovendien variaties en combinaties van bovenstaande methoden.

Wat alle methoden gemeen hebben, is dat het eindresultaat betrouwbaar moet zijn. Het gas moet voldoen aan de eisen voor ademgas en het werkelijke zuurstofpercentage moet bekend zijn. Het feit dat er extra zuurstof aan te pas komt, betekent bovendien dat bepaalde onderdelen van een vulinstallatie, duikfles of kraan aan aanvullende eisen kunnen worden onderworpen.

Hoe we het uiteindelijke mengsel controleren, waarom Nitroxflessen worden gemarkeerd en wanneer apparatuur oxygen clean of oxygen compatible moet zijn, bekijken we verderop in dit artikel.

Een geschikt ademgas samenstellen is geen toverkunst, maar vraagt om nauwkeurige berekeningen en metingen. De samenstelling moet passen bij de diepte en de functie van het gas tijdens de duik.

6. Trimix: helium voor grotere dieptes

Bij Nitrox vervangen we een deel van de stikstof door extra zuurstof. Dat werkt goed zolang we binnen de diepte blijven waarop de hogere zuurstofconcentratie veilig kan worden gebruikt. Maar wanneer we dieper willen duiken, lopen we tegen een probleem aan. We willen minder stikstof vanwege narcose en gasdichtheid, maar we kunnen die stikstof niet onbeperkt vervangen door zuurstof: de partiële zuurstofdruk zou dan veel te hoog worden waardoor we te maken krijgen met het gevaar van zuurstofvergiftiging. Voor diepere duiken hebben we daarom een derde gas nodig. In de praktijk is dat meestal helium (He).

Een mengsel van zuurstof, stikstof en helium noemen we Trimix. De naam verwijst simpelweg naar de drie gassen in het mengsel. Bij Trimix worden meestal twee getallen vermeld. Trimix 18/45 bevat bijvoorbeeld 18% zuurstof en 45% helium. Het resterende deel, in dit geval ongeveer 37%, bestaat uit stikstof. Het toevoegen van helium heeft twee belangrijke voordelen. Ten eerste heeft helium veel minder narcotisch effect dan stikstof. Door een deel van de stikstof te vervangen door helium kan de narcotische belasting op grotere diepte worden verminderd. Ten tweede is helium een veel lichter gas dan stikstof. Dat wordt belangrijk naarmate we dieper gaan. Zoals we eerder zagen, neemt de dichtheid van een ademgas toe met de omgevingsdruk. Een dicht gas kost meer moeite om door onze ademautomaat en luchtwegen te bewegen. Door stikstof gedeeltelijk door het veel lichtere helium te vervangen, kunnen we de gasdichtheid en daarmee de ademarbeid beperken.

Normoxic en hypoxic Trimix

Niet ieder Trimixmengsel bevat dezelfde hoeveelheid zuurstof. Voor minder extreme technische duiken kan normoxic Trimix worden gebruikt. Daarbij blijft voldoende zuurstof in het mengsel aanwezig om het gas aan of rond de oppervlakte te kunnen ademen, terwijl helium wordt toegevoegd om de hoeveelheid stikstof te verminderen. Trimix 21/35 bijvoorbeeld bevat 21% zuurstof (net als in gewone perslucht), 35% Helium en 44% stikstof (aanzienlijk minder dan in gewone perslucht). Voor zeer diepe duiken wordt hypoxic Trimix gebruikt. Daarbij wordt niet alleen het stikstofpercentage verlaagd, maar ook het zuurstofpercentage. Dat klinkt op het eerste gezicht vreemd: we hebben zuurstof immers nodig om te overleven. Op grote diepte zorgt de hoge omgevingsdruk er echter voor dat ook een relatief klein percentage zuurstof een voldoende hoge partiële zuurstofdruk kan opleveren.

Een duidelijk voorbeeld van hypoxische Trimix is Trimix 10/70: 10% zuurstof, 70% helium en 20% stikstof. Aan de oppervlakte is de partiële zuurstofdruk van dit mengsel veel te laag om veilig te kunnen ademen. Op grotere diepte stijgt die zuurstofdruk echter. Bij een minimale ppO₂ van 0,18 bar wordt die grens op ongeveer 8 meter bereikt, terwijl bij een maximale ppO₂ van 1,4 bar de maximale gebruiksdiepte op 130 meter ligt. Dat betekent niet dat het gas over dit hele bereik zonder meer geschikt is: de werkelijke gebruiksdiepte en gaswissels moeten zorgvuldig worden gepland. Hier zien we opnieuw waarom bij technisch duiken niet alleen het percentage van een gas belangrijk is, maar vooral de partiële druk op de diepte waarop het wordt gebruikt. Hetzelfde Trimixmengsel kan op grote diepte precies geschikt zijn, terwijl het aan de oppervlakte te weinig zuurstof bevat.

Heliox

Als we de stikstof helemaal uit het mengsel verwijderen, houden we een combinatie van alleen zuurstof en helium over. Zo'n mengsel wordt Heliox genoemd. Heliox wordt vooral geassocieerd met commerciële en zeer diepe duikoperaties en heeft binnen het gewone recreatieve en technische sportduiken een veel kleinere rol dan Trimix.

Helium is niet alleen maar beter

Het zou verleidelijk zijn om te denken dat we voor diepe duiken simpelweg zoveel mogelijk stikstof door helium moeten vervangen. Zo eenvoudig is het niet. Helium heeft namelijk ook nadelen, nog afgezien van de prijs. Omdat helium warmte veel beter geleidt dan lucht, kan het bovendien bijdragen aan warmteverlies wanneer het bijvoorbeeld als pakgas wordt gebruikt. Helium beïnvloedt ook de decompressieplanning: een Trimixduik vraagt daarom om andere gasberekeningen en decompressieprocedures dan een vergelijkbare duik met lucht of Nitrox.

Bij extreme dieptes ontstaat bovendien een ander probleem: High Pressure Nervous Syndrome (HPNS). Dit neurologische verschijnsel wordt vooral gezien bij diepe heliumduiken vanaf ongeveer 150 meter en dieper. Symptomen kunnen onder andere bestaan uit tremoren, spiertrekkingen en verminderde motorische en cognitieve prestaties. Niet alleen de diepte, maar ook de snelheid waarmee een duiker wordt gecomprimeerd speelt daarbij een belangrijke rol. Voor het normale technische sportduiken is HPNS nauwelijks relevant; het wordt vooral een beperking bij extreem diepe en saturatieduiken.

Trimix verschuift dus opnieuw de grenzen van wat mogelijk is, maar neemt die grenzen niet weg. Door helium toe te voegen kunnen we de narcotische werking en dichtheid van ons ademgas verminderen en daardoor verantwoord naar grotere dieptes gaan. Daarvoor krijgen we nieuwe complicaties terug: hogere kosten, complexere decompressie en gasplanning, en uiteindelijk weer nieuwe fysiologische beperkingen. En zodra verschillende gassen alleen binnen bepaalde dieptebereiken bruikbaar zijn, ontstaat vanzelf de volgende vraag: hoe neem je tijdens één duik verschillende ademgassen mee en wanneer gebruik je welk gas?

Technische duikers nemen vaak meerdere flessen mee, elk met een eigen gas en functie. Die extra uitrusting vraagt om zorgvuldige planning en training.

7. Eén duik, meerdere ademgassen

Bij een gewone recreatieve duik is het eenvoudig: we beginnen de duik met één fles lucht of Nitrox en ademen gedurende de hele duik hetzelfde gas. Bij technische duiken hoeft dat helemaal niet zo te zijn. Een technisch duiker kan verschillende cilinders met verschillende ademgassen meenemen en tijdens de duik meerdere keren van gas wisselen.

Dat heeft een eenvoudige reden: het ideale ademgas verandert met de diepte. Een gas dat geschikt is om op 70 meter te ademen, is niet noodzakelijk het beste gas op 20 of 6 meter. Andersom kan een gas dat op 6 meter zeer effectief is op 40 meter levensgevaarlijk zijn. De verschillende ademgassen kunnen daarom ieder een eigen functie hebben. Afhankelijk van de functie van het gas binnen een technische duikplanning spreken we van bottom gas, travel gas en deco gas.

Bottom gas

Het bottom gas is het ademgas dat wordt gebruikt tijdens het diepe gedeelte van de duik. Bij minder diepe technische duiken kan dat lucht of Nitrox zijn, maar bij grotere dieptes wordt vaak Trimix gebruikt. De samenstelling wordt gekozen voor de geplande maximale diepte. Daarbij wordt onder andere rekening gehouden met de partiële zuurstofdruk, narcotische belasting en gasdichtheid. Bij zeer diepe duiken kan het zuurstofpercentage van het bodemgas zo laag zijn dat het mengsel aan de oppervlakte niet veilig kan worden geademd. Zo’n ademgas noemen we hypoxisch trimixgas.

Travel gas

In dat geval kan een travel gas nodig zijn. De duiker begint de duik met een gas dat aan de oppervlakte en tijdens het eerste deel van de afdaling veilig kan worden geademd. Pas wanneer voldoende diepte is bereikt, wordt overgeschakeld op het hypoxische bodemgas. Tijdens de opstijging kan hetzelfde principe in omgekeerde richting worden toegepast. Zodra het bodemgas niet langer het meest geschikte gas is, schakelt de duiker weer over op het travel gas. Bij zeer complexe en extreem diepe duiken kunnen zelfs twee of meer verschillende travel gases worden gebruikt.

Decompression gas

Tijdens de decompressie willen we juist zo weinig mogelijk inert gas – stikstof en helium – blijven inademen. Daarom worden voor decompressiestops vaak Nitroxmengsels met een hoog zuurstofpercentage gebruikt. Een veelgebruikt decompressiegas is bijvoorbeeld EAN50, met 50% zuurstof. Op geringe diepte kan ook 100% zuurstof worden gebruikt. Door de hogere zuurstofconcentratie daalt de partiële druk van de inerte gassen in de longen, waardoor de eliminatie van stikstof en helium uit de weefsels wordt bevorderd en de benodigde decompressietijd kan worden verkort. Dat betekent echter niet dat een zuurstofrijker gas altijd beter is. EAN50 heeft een maximale gebruiksdiepte en pure zuurstof kan vanwege de hoge ppO₂ alleen op geringe diepte veilig worden gebruikt. Het decompressiegas moet daarom passen bij de diepte waarop de gaswissel wordt uitgevoerd.

Het juiste gas op de juiste diepte

Een technische duiker kan zo tijdens één duik bijvoorbeeld beginnen met EAN32 als travel gas, vervolgens op grotere diepte overschakelen op een Trimixmengsel als bottom gas en tijdens de opstijging weer terugschakelen naar EAN32. Vanaf 21 meter kan de duiker dan EAN50 gebruiken voor de decompressie, om op 6 meter over te schakelen op 100% zuurstof voor de laatste decompressiestops. Bij complexere en diepere duiken kunnen nog meer verschillende gasmengsels worden meegenomen. Dat maakt een gaswissel tot een kritisch moment tijdens een technische duik. Een verkeerde automaat pakken en op de verkeerde diepte uit een fles met een hoog zuurstofpercentage ademen kan binnen korte tijd ernstige gevolgen hebben. Andersom kan het overschakelen op een hypoxisch gas op te geringe diepte leiden tot bewusteloosheid door zuurstoftekort.

Daarom worden stage- en decompressiecilinders duidelijk gemarkeerd en volgen technische duikers vaste procedures voordat zij van gas wisselen. Een duiker controleert niet alleen welke fles hij voor zich heeft, maar ook welk gas erin zit en of dat gas op de huidige diepte veilig kan worden geademd. Ook de ademautomaten kunnen visueel van elkaar worden onderscheiden. Voor zuurstofrijke decompressiegassen worden bijvoorbeeld vaak groene slangen en andere groene onderdelen gebruikt. Voor Trimix en andere gassen bestaan eveneens verschillende kleurconventies, maar er is geen universele kleurcode waarop een duiker veilig kan vertrouwen. De daadwerkelijke identificatie gebeurt daarom aan de hand van de markering van de cilinder, het geanalyseerde gasmengsel en de maximale gebruiksdiepte (MOD) – niet alleen aan de kleur van een slang.

En juist daar komen we bij een belangrijk praktisch probleem. Aan de buitenkant kun je niet zien of een fles lucht, EAN32, EAN50 of Trimix 18/45 bevat. Voordat we zo'n gas kunnen gebruiken, moeten we dus betrouwbaar kunnen vaststellen wat er werkelijk in de fles zit.

Bij het duikven vertrouwen we de bartender niet zomaar, maar meten we onze mix altijd zelf na!

8. Meten, markeren en veilig gebruiken

Aan een ademgas kun je niet zien wat erin zit. Je kunt het ook niet ruiken of proeven. Zuurstof, stikstof en helium zijn alle drie kleurloos, geurloos en smaakloos. Daardoor zijn ook mengsels van deze gassen met onze zintuigen niet van elkaar te onderscheiden. Gewone lucht, EAN32, EAN50 en Trimix 18/45 kunnen er precies hetzelfde uitzien, ruiken en smaken, terwijl hun eigenschappen onder druk sterk verschillen. En zoals we in het vorige hoofdstuk zagen, kan het ademen van het verkeerde gas op de verkeerde diepte levensgevaarlijk zijn. Daarom moeten bijzondere ademgassen zorgvuldig worden geanalyseerd, geïdentificeerd en behandeld.

Zuurstof meten

Bij Nitrox willen we allereerst weten hoeveel zuurstof het gas werkelijk bevat. Daarvoor gebruiken we een zuurstofanalyzer. De meeste draagbare analyzers in de duikwereld maken gebruik van een elektrochemische zuurstofsensor. Wanneer zuurstof bij de sensor komt, vindt een chemische reactie plaats die een kleine elektrische stroom produceert. De grootte van dat signaal hangt samen met de partiële druk van zuurstof en kan door het apparaat worden omgerekend naar een zuurstofpercentage.

Voordat een meting wordt uitgevoerd, moet de analyzer worden gekalibreerd. Dat gebeurt vaak met gewone lucht, waarvan we weten dat deze ongeveer 20,9% zuurstof bevat. Vervolgens laat de duiker een rustige, gecontroleerde gasstroom uit de te analyseren fles langs de sensor lopen en leest het zuurstofpercentage af. Die meting is belangrijker dan misschien op het eerste gezicht lijkt. Het verschil tussen bijvoorbeeld EAN32 en EAN36 beïnvloedt zowel de decompressieberekening als de maximale gebruiksdiepte. Een verkeerd ingesteld zuurstofpercentage in de duikcomputer betekent dus dat de computer met verkeerde gegevens rekent. Een Nitroxduiker hoort daarom zelf het gas te analyseren dat hij gaat gebruiken. Het feit dat iemand bij het vulstation al een percentage op de fles heeft geschreven, vervangt die eigen controle niet.

Zuurstofsensoren gaan bovendien niet onbeperkt mee. De chemische reactie in een elektrochemische sensor verbruikt het sensormateriaal langzaam, ook wanneer de analyzer nauwelijks wordt gebruikt. Bij veel analyzers heeft zo'n sensor een verwachte levensduur van ongeveer anderhalf tot twee jaar, afhankelijk van het type sensor, het gebruik en de omstandigheden waarin hij wordt bewaard. Daarna moet de sensor worden vervangen. Een zuurstofsensor is dus een verbruiksartikel, geen onderdeel dat onbeperkt meegaat.

Helium meten

Bij Trimix hebben we aan een zuurstofmeting alleen niet genoeg. We willen ook weten hoeveel helium het mengsel bevat. Daarvoor bestaan heliumanalyzers en gecombineerde O₂/He-analyzers. Een heliumanalyzer werkt volgens een ander principe dan een gewone elektrochemische zuurstofsensor. Er bestaan verschillende meetmethoden. Sommige heliumanalyzers maken gebruik van de thermische geleidbaarheid van het gas. Helium geleidt warmte namelijk veel beter dan stikstof of zuurstof. Door te meten hoe snel warmte door het gas wordt afgevoerd, kan de analyzer het heliumgehalte bepalen.

Een andere methode is sonische of akoestische meting. Daarbij meet de analyzer hoe snel geluid zich door het gasmengsel voortplant. De geluidssnelheid is sterk afhankelijk van de samenstelling van het gas en is in helium veel hoger dan in gewone lucht. Door de gemeten geluidssnelheid te vergelijken met bekende waarden kan het apparaat berekenen hoeveel helium het mengsel bevat.

Beide methoden bepalen het heliumgehalte dus indirect aan de hand van een fysische eigenschap van het gas. Gecombineerde O₂/He-analyzers bevatten daarnaast een aparte zuurstofsensor, zodat zowel het zuurstof- als het heliumpercentage kan worden bepaald. Het resterende deel van een normaal Trimixmengsel kan vervolgens als stikstof worden berekend.

Bij een Trimix 18/45 zouden we zo bijvoorbeeld ongeveer 18% zuurstof en 45% helium meten. Het resterende deel – ongeveer 37% – bestaat dan hoofdzakelijk uit stikstof. Net als bij Nitrox is een correcte analyse essentieel voor de duikplanning. Een afwijkend zuurstof- of heliumpercentage beïnvloedt onder andere de ppO₂, narcotische belasting, gasdichtheid en decompressieberekeningen.

Markeren en herkennen

Na de analyse moet duidelijk zijn wat er in de fles zit. Daarom worden Nitrox-, Trimix- en decompressiecilinders gemarkeerd met relevante informatie over het gasmengsel. Afhankelijk van de procedures van het vulstation en de gebruikte trainingsstandaard kunnen daarop bijvoorbeeld het gemeten zuurstofpercentage, het heliumpercentage, de MOD, de datum van analyse en de naam of initialen van de persoon die het gas heeft geanalyseerd worden vermeld.

Voor technische duikers is vooral de MOD-markering belangrijk. Op stage- en decompressiecilinders wordt die vaak groot en duidelijk aangebracht, zodat de duiker tijdens een gaswissel onder water snel kan controleren of hij het juiste gas voor de betreffende diepte heeft. Kleuren en gekleurde ademautomaten kunnen daarbij als extra visueel hulpmiddel worden gebruikt, maar mogen nooit de gasanalyse en duidelijke markering van de cilinder vervangen.

Oxygen clean en oxygen compatible

Een hoog zuurstofpercentage vraagt niet alleen extra aandacht van de duiker, maar ook van degene die het gas vult en van de apparatuur waarmee dat gebeurt. Zuurstof is zelf niet brandbaar, maar ondersteunt verbranding zeer sterk. Materialen die in gewone lucht nauwelijks een probleem vormen, kunnen in een omgeving met een hoge zuurstofconcentratie veel gemakkelijker ontbranden en vervolgens zeer heftig verbranden. Vooral olie, vet en bepaalde andere verontreinigingen vormen daarbij een risico. Daarom wordt apparatuur die met hoge concentraties zuurstof in aanraking komt speciaal geselecteerd, gereinigd en onderhouden.

De term oxygen clean betekent dat een onderdeel volgens een geschikte procedure is gereinigd om verontreinigingen te verwijderen die in een zuurstofrijke omgeving een ontstekingsrisico kunnen vormen. Dat is iets anders dan oxygen compatible. Die term heeft betrekking op de vraag of de gebruikte materialen zelf geschikt zijn voor de betreffende zuurstoftoepassing. Een onderdeel kan dus schoon zijn zonder dat alle gebruikte materialen automatisch voor iedere zuurstoftoepassing geschikt zijn. Andersom heeft het weinig aan zuurstofcompatibele materialen wanneer het systeem met olie of vet is verontreinigd. Voor veilig gebruik moeten materiaalkeuze, reinheid, druk, zuurstofconcentratie en de manier waarop de apparatuur wordt gebruikt allemaal bij elkaar passen.

Welke apparatuur precies oxygen clean moet zijn en vanaf welk zuurstofpercentage aanvullende eisen gelden, hangt af van de gebruikte vulmethode, apparatuur, normen en procedures. Bij partial-pressure blending komt bijvoorbeeld pure zuurstof onder hoge druk rechtstreeks in de duikcilinder terecht. Dat stelt andere eisen dan een systeem waarbij uitsluitend een vooraf gemengd gas met een veel lager zuurstofpercentage door bepaalde onderdelen stroomt.

Dit is ook de reden waarom het vullen en mengen van Nitrox en Trimix geen kwestie is van simpelweg wat zuurstof of helium aan een fles toevoegen. Achter een correct gemarkeerde fles ademgas zit een hele keten van geschikte apparatuur, correcte procedures, nauwkeurige analyse en controle door de duiker zelf.

Van Nitrox tot decompressieduiken, Trimix en rebreathers: elke stap vraagt om aanvullende kennis en training. Zelf gasmengsels maken vereist bovendien een aparte opleiding.

9. Voor ieder gas de juiste opleiding

Dat er zoveel verschillende ademgassen bestaan, betekent niet dat iedere gebrevetteerde duiker ze zomaar mag gebruiken. Voor het gebruik van Nitrox, decompressiegassen, Trimix en rebreathers bestaan aparte opleidingen, net als voor het produceren en mengen van bijzondere ademgassen. Naarmate de duiken complexer worden, gaat het daarbij steeds minder alleen om het ademgas zelf en steeds meer om duikplanning, decompressie, materiaalconfiguratie en het omgaan met problemen onder water.

Voor recreatieve duikers begint dit meestal met een opleiding Enriched Air Nitrox. Daarbij leert de duiker onder andere wat de voordelen en beperkingen van Nitrox zijn, hoe zuurstofblootstelling en MOD worden berekend, hoe een Nitroxfles wordt geanalyseerd en gemarkeerd en hoe het gemeten zuurstofpercentage correct in de duikcomputer wordt ingesteld. Recreatieve Nitroxopleidingen gaan doorgaans uit van mengsels met maximaal 40% zuurstof. Daarmee is iemand echter nog geen technische duiker. Een recreatieve Nitroxduik wordt normaal gesproken nog steeds binnen de no-decompression limits gepland: de duiker kan in principe op ieder moment rechtstreeks naar de oppervlakte opstijgen zonder verplichte decompressiestops.

Bij technische opleidingen verandert dat. Duikers leren duiken te plannen waarbij tijdens de opstijging bewust decompressiestops worden gemaakt en waarbij verschillende ademgassen kunnen worden meegenomen. Opleidingen worden vaak aangeduid met namen als Advanced Nitrox, Decompression Procedures, Extended Range of Technical Diving, afhankelijk van de trainingsorganisatie. Daarbij komen onderwerpen aan bod zoals gasplanning, staged decompression, zuurstofblootstelling, meerdere cilinders en gaswissels, redundante apparatuur en procedures voor het omgaan met defecten en andere problemen.

Voor diepere technische duiken volgen opleidingen in het gebruik van Trimix. Vaak wordt daarbij onderscheid gemaakt tussen opleidingen voor normoxische en hypoxische Trimix, al verschillen de precieze namen, grenzen en cursusopbouw per trainingsorganisatie. De duiker leert dan niet alleen omgaan met zuurstof en stikstof, maar ook met helium, gasdichtheid, narcotische belasting en de gevolgen daarvan voor de decompressieplanning.

Naast opleidingen voor het gebruik van bijzondere ademgassen bestaan er ook aparte opleidingen voor het mengen ervan. In een Nitrox Gas Blender-opleiding leer je hoe zuurstofverrijkte lucht wordt geproduceerd, welke mengmethoden daarvoor bestaan en welke veiligheidsmaatregelen nodig zijn bij het werken met hoge zuurstofconcentraties. Daarbij komen onder andere zuurstofcompatibiliteit, zuurstofreiniging, het berekenen van mengverhoudingen, het analyseren van gasmengsels en het veilig bedienen van vulinstallaties aan bod. Een Trimix Gas Blender-opleiding gaat een stap verder. Daarbij leer je mengsels van zuurstof, stikstof en helium samenstellen, rekening houdend met de gewenste einddruk, de samenstelling van de beschikbare gassen en de nauwkeurigheid van de mengberekeningen. Ook het controleren en documenteren van de uiteindelijke gasmengsels is een belangrijk onderdeel. Welke mengmethoden daadwerkelijk worden aangeleerd, verschilt per trainingsorganisatie en opleiding. Een brevet om met Nitrox of Trimix te duiken betekent dus niet automatisch dat iemand ook is opgeleid om die gassen zelf te mengen.

Daarnaast bestaat een aparte opleidingslijn voor rebreathers. Bij een closed-circuit rebreather (CCR) wordt het uitgeademde gas niet simpelweg in het water uitgeblazen, maar opnieuw gebruikt. Koolstofdioxide wordt uit het ademgas verwijderd en zuurstof wordt toegevoegd om de gewenste zuurstofdruk in de ademlus te behouden. Dat maakt heel andere procedures, apparatuur en noodscenario's noodzakelijk. Er bestaan ook semi-closed-circuit rebreathers (SCR), waarbij eveneens een deel van het uitgeademde gas opnieuw wordt gebruikt, maar voortdurend een kleine hoeveelheid gas wordt afgevoerd en vervangen door vers ademgas. Bij beide systemen zijn heel andere procedures, apparatuur en noodscenario's nodig dan bij gewone open-circuitduiken. Rebreatheropleidingen zijn bovendien meestal apparaatspecifiek: je leert niet zomaar met iedere willekeurige rebreather duiken, maar wordt opgeleid voor een bepaald model, bijvoorbeeld een rEvo CCR of een Mares Horizon SCR. Wie later met een ander type rebreather wil duiken, moet daarvoor doorgaans een aanvullende opleiding (crossover) volgen. Voor diepe CCR-duiken kan bovendien Trimix als diluent worden gebruikt, waardoor rebreather- en Trimixtraining uiteindelijk samenkomen.

Welke brevetten precies nodig zijn en welke maximale dieptes, zuurstofpercentages en gasmengsels daarbij horen, verschilt per trainingsorganisatie. Belangrijker is het algemene principe: iedere volgende stap vraagt om aanvullende kennis en vaardigheden. Een Enriched Air Nitrox-brevet geeft iemand niet automatisch de kennis om met EAN50 als decompressiegas te duiken, en ervaring met decompressieduiken maakt iemand nog niet bevoegd of bekwaam om hypoxische Trimix te gebruiken. Voor een Divemaster is het niet nodig om al deze technische opleidingen zelf te hebben gevolgd. Wel moet je beseffen dat achter de verschillende flessen, gasmengsels en configuraties die je bij technische duikers ziet een specifieke opleiding en duikplanning zitten. Een stagefles met EAN50 of zuurstof is niet simpelweg een extra fles lucht, en een hypoxisch Trimixmengsel is geen gas dat een duiker zonder de juiste training zomaar kan gebruiken.

Helium is nuttig voor diepe duiken, maar kostbaar. Bij open-circuitduiken verdwijnt het gas na iedere ademteug als bellen in het water.

Van alle elementen spelen er maar een paar een rol in ademgassen. Zuurstof, stikstof en helium worden veel gebruikt; waterstof is onderzocht voor experimentele duiken op extreme diepte.

10. Het probleem met helium

Helium heeft eigenschappen die het bijzonder geschikt maken voor diepe duiken. Het is licht, nauwelijks narcotisch en kan de gasdichtheid van een ademgas sterk verlagen. Maar helium heeft één groot praktisch nadeel: het is duur en relatief schaars.

Dat klinkt misschien vreemd, want helium is na waterstof het meest voorkomende element in het heelal. Op aarde ligt dat anders. Helium is een extreem licht gas en helium dat eenmaal in de atmosfeer terechtkomt, kan uiteindelijk naar de ruimte ontsnappen. We kunnen het dus niet eenvoudig uit de buitenlucht winnen zoals stikstof en zuurstof. Het helium dat we industrieel gebruiken, komt voornamelijk uit bepaalde ondergrondse aardgasvelden waarin helium zich gedurende miljoenen jaren heeft opgehoopt. Het ontstaat daar onder andere door het radioactieve verval van uranium en thorium in gesteenten. Slechts sommige gasvelden bevatten voldoende helium om winning economisch interessant te maken. De voorraden waaruit helium tegen redelijke kosten kan worden gewonnen zijn daardoor beperkt.

Duikers vormen bovendien maar een heel kleine groep gebruikers van helium. Het gas is ook belangrijk voor onder andere medische apparatuur, wetenschappelijk onderzoek en de halfgeleiderindustrie. De combinatie van een groeiende wereldwijde vraag, beperkte productiecapaciteit en regelmatige verstoringen in de aanvoer heeft de prijs van helium in de afgelopen decennia sterk opgedreven.

Vooral vanaf ongeveer 2005–2010 is die stijging duidelijk zichtbaar. Rond 1970 kostte helium op de Amerikaanse bulkmarkt omgerekend slechts ongeveer $0,75 per 1.000 liter. Rond 2000 was dat net geen $2 per 1.000 liter, maar in 2021 was de prijs al gestegen tot ongeveer $7,40 per 1.000 liter en in 2025 lag de geschatte basisprijs rond $11,65 per 1.000 liter. Dat zijn bovendien groothandelsprijzen: wat een duiker uiteindelijk bij een vulstation voor helium betaalt, ligt door transport, opslag, cilinderhuur en andere kosten aanzienlijk hoger. Vandaag, in 2026, betaal je als eindgebruiker al snel US$0,10 tot US$0,20 per liter helium, afhankelijk van waar ter wereld je het gas koopt. Als je bedenkt dat een veelgebruikt bodemgas als Trimix 21/35 in een gewone 11-literfles, gevuld tot 200 bar, ongeveer 770 liter helium bevat, kun je begrijpen dat je voor zo'n enkele Trimixvulling gemakkelijk US$100 tot US$150 kunt betalen.

Op korte termijn kan de heliumprijs zowel stijgen als dalen, maar er is weinig reden om te verwachten dat helium weer een goedkoop gas wordt. De economisch winbare voorraden en productiecapaciteit zijn beperkt en geconcentreerd in een relatief klein aantal landen, met name de Verenigde Staten, Qatar, Algerije en Rusland, terwijl de vraag vanuit onder andere medische technologie, wetenschap en de halfgeleiderindustrie groot blijft.

Bij open-circuitduiken wordt iedere ademteug na gebruik als bellen in het water uitgeademd. Het helium waarvoor de duiker heeft betaald, is daarmee na één ademteug verdwenen. Hoe dieper de duik, hoe groter dat probleem wordt. Door de hogere omgevingsdruk verbruikt een open-circuitduiker op diepte bovendien veel meer gas dan aan de oppervlakte. Op 70 meter is de omgevingsdruk ongeveer acht keer zo hoog als aan de oppervlakte. Een ademteug van één liter verbruikt daar dus ongeveer acht liter gas uit de voorraad van de duiker. Tegen de eerder genoemde consumentenprijzen kost alleen het helium in zo'n enkele ademteug Trimix 18/45 al ongeveer $0,35 tot $0,70. Bij zware inspanning en grotere ademteugen kan dat oplopen tot meer dan een dollar per ademteug. Een diepe Trimixduik kan daardoor grote hoeveelheden helium verbruiken en alleen al aan ademgas behoorlijk kostbaar worden.

De hoge heliumprijs is dan ook een belangrijke reden waarom rebreathers binnen het technische duiken steeds aantrekkelijker zijn geworden. Bij open circuit verdwijnt iedere ademteug – en daarmee ook het kostbare helium – als bellen naar de oppervlakte. Hoe dieper de duik, hoe sneller dat gaat. Een closed-circuit rebreather (CCR) doet precies het tegenovergestelde: het uitgeademde gas blijft grotendeels in een gesloten ademlus circuleren. Koolstofdioxide wordt eruit verwijderd en zuurstof wordt toegevoegd om de zuurstof die het lichaam heeft verbruikt weer aan te vullen. Alleen kleine hoeveelheden gas die uit de ademlus verdwijnen, bijvoorbeeld tijdens de afdaling, bij het klaren van het masker of wanneer gas wordt afgeblazen, moeten worden vervangen.

Daardoor kan een CCR tijdens een diepe duik met een fractie van de hoeveelheid helium toe die een open-circuitduiker voor dezelfde duik nodig zou hebben. Naarmate helium duurder wordt, wordt dat economische voordeel steeds groter. Dat is een van de redenen waarom rebreathers de afgelopen jaren een steeds belangrijkere plaats hebben gekregen binnen het diepe en technische duiken. De veel hogere aanschafprijs van een CCR kan voor een actieve technische duiker uiteindelijk gedeeltelijk worden terugverdiend door de veel lagere kosten van Trimix.

Een rebreather is daarmee natuurlijk niet simpelweg een goedkope oplossing voor dure Trimix. Het systeem is aanzienlijk complexer, vraagt specifieke opleiding en onderhoud en introduceert geheel nieuwe risico's. Maar voor duikers die regelmatig diepe heliumduiken maken, kan het veel lagere heliumverbruik wel een belangrijke praktische en economische reden zijn om uiteindelijk voor een CCR te kiezen.

Tijdens een experimentele duik op extreme diepte rapporteerde Richard Harris dat zijn tremoren afnamen nadat waterstof aan het ademgas was toegevoegd. Dat resultaat is interessant, maar maakt waterstof nog geen algemeen veilig duikgas.

11. Wat als we helium vervangen door een ander gas?

Als helium zo duur en schaars is, ligt een voor de hand liggende vraag op tafel: kunnen we het niet door een ander gas vervangen?

Veel alternatieven zijn er niet. Denk eens terug aan de Tabel van Mendeljev, het periodiek systeem dat je waarschijnlijk ooit bij scheikunde voor je neus hebt gehad. Daarin staan alle bekende chemische elementen gerangschikt. De meeste daarvan zijn bij normale omstandigheden helemaal geen gas. Van alle 118 bekende chemische elementen zijn er bij normale temperatuur en druk slechts elf gasvormig: waterstof (H₂), stikstof (N₂), zuurstof (O₂), fluor (F₂), chloor (Cl₂) en de zes edelgassen: helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) en radon (Rn).

Zuurstof, stikstof en helium kennen we inmiddels. Er blijven dus nog maar acht andere ‘kandidaten’ over. De meeste daarvan vallen echter onmiddellijk af. Sommige zijn giftig of extreem reactief, andere zijn te zwaar of hebben onder druk een sterk narcotisch effect.

Van deze elf kunnen we fluor meteen afstrepen. Het is extreem reactief, corrosief en zeer giftig bij inademing. Chloor is eveneens zeer giftig en kan de luchtwegen en longen ernstig beschadigen. En dat geldt al bij de relatief lage partiële drukken waaraan iemand aan de oppervlakte kan worden blootgesteld. Als bestanddeel van een ademgas zou de partiële druk tijdens de afdaling bovendien met de omgevingsdruk toenemen. Beide gassen zijn als ademgas dus volstrekt ongeschikt.

Dan hebben we de edelgassen. Radon kunnen we meteen weer van de lijst schrappen: ook al is het chemisch nauwelijks reactief, het is wel radioactief en dus vanzelfsprekend geen serieuze kandidaat voor een ademgas. Krypton en xenon zijn weliswaar chemisch vrijwel inert, maar voor diepe duiken hebben ze precies de verkeerde eigenschappen. Ze zijn veel zwaarder dan stikstof en hebben onder druk een sterk narcotisch effect. Xenon is zelfs zo narcotisch dat het in de geneeskunde als anestheticum wordt gebruikt. In plaats van de narcose en hoge gasdichtheid van stikstof te verminderen, zouden krypton en xenon die problemen dus alleen maar groter maken.

Argon heeft vergelijkbare nadelen. Het is op zichzelf niet giftig, maar onder druk sterker narcotisch dan stikstof en bovendien aanzienlijk dichter dan lucht. Als vervanger van helium zou het de problemen met narcose en ademarbeid dus juist vergroten. Toch heeft argon een toepassing binnen het technische duiken: het wordt soms gebruikt om droogpakken mee te vullen, omdat het warmte relatief slecht geleidt en daardoor als isolatiegas kan dienen, maar niet als ademgas.

Neon is een interessantere kandidaat. Het is veel lichter dan stikstof, nauwelijks narcotisch en is daadwerkelijk onderzocht als ademgas voor diepe duiken. Toch heeft het weinig praktische voordelen ten opzichte van helium. Neon is namelijk aanzienlijk zwaarder dan helium en bovendien veel schaarser en duurder. Het zou dus een duurder ademgas opleveren, met een hogere gasdichtheid. Je krijgt dus minder voor meer geld. Ook neon kunnen we daarom van onze lijst schrappen.

Dan blijft er nog één opvallende kandidaat over: waterstof. Waterstof is het lichtste gas dat bestaat. Het staat helemaal bovenaan in de Tabel van Mendeljev, met atoomnummer 1. Het is het eenvoudigste en lichtste atoom dat bestaat: één proton met daaromheen één elektron. Net als zuurstof (O₂) en stikstof (N₂) komt waterstof (H₂) onder normale omstandigheden niet als losse atomen voor, maar als moleculen die uit twee atomen van hetzelfde element bestaan. Zo'n molecuul noemen we een tweeatomig molecuul. Als gas heeft waterstof een extreem lage dichtheid, zelfs ongeveer de helft van die van helium. Daarmee lijkt het op het eerste gezicht een bijzonder aantrekkelijke kandidaat voor diepe duiken, waarbij juist de toenemende gasdichtheid en ademarbeid een belangrijk probleem vormen.

Er is alleen één nogal belangrijk probleem: waterstof is zeer brandbaar. In combinatie met voldoende zuurstof kan een explosief mengsel ontstaan. Juist zuurstof is uiteraard het gas dat een duiker nodig heeft om in leven te blijven. Het combineren van beide gassen vereist daarom een heel andere benadering van gasmengsels, apparatuur en veiligheidsprocedures dan we bij lucht, Nitrox of Trimix gewend zijn.

Toch betekent dat niet dat waterstof als ademgas alleen een theoretisch idee is. Er wordt al meer dan tachtig jaar mee geëxperimenteerd, zowel in mengsels met zuurstof (Hydrox) als in mengsels met helium en zuurstof (Hydreliox). De Zweedse ingenieur Arne Zetterström deed er tijdens de Tweede Wereldoorlog al proeven mee, maar kwam in 1945 bij een experimentele duik om het leven. Later werd het onderzoek voortgezet door onder andere de Amerikaanse marine en het Franse diepduikbedrijf COMEX. Dat laatste bedrijf liet in 1988 beroepsduikers met waterstofhoudende ademgassen werken op meer dan 500 meter diepte in de Middellandse Zee. Het onderzoek bleef echter grotendeels beperkt tot gespecialiseerde militaire en commerciële diepduikprogramma's.

In februari 2023 vond in Nieuw-Zeeland een experiment plaats dat misschien wel een nieuw hoofdstuk in het technische duiken heeft geopend. De Australische grotduiker en anesthesioloog Richard Harris, die internationaal bekend werd door zijn rol bij de redding van de Thaise voetballertjes in 2018, wilde onderzoeken of waterstof kon helpen om nog dieper te duiken dan met conventionele Trimixmengsels mogelijk is.

De locatie was de Pearse Resurgence, een indrukwekkend diep grottenstelsel op het Zuidereiland van Nieuw-Zeeland. Harris en zijn team, de Wetmules, hadden daar in 2020 al een diepte van 245 meter bereikt. Daarbij was echter een probleem opgetreden: op grote diepte kreeg Harris last van oncontroleerbare trillingen (tremoren), veroorzaakt door het High Pressure Nervous Syndrome (HPNS). Dat is een neurologisch syndroom dat bij extreme drukken kan optreden en onder andere duizeligheid, coördinatieproblemen en verstoringen van de motoriek kan veroorzaken.

Maar HPNS was niet het enige probleem. Op zulke extreme dieptes wordt ook de ademarbeid een steeds grotere uitdaging. Wanneer een duiker inademt, moet het ademgas door de ademautomaat, de slangen en de luchtwegen naar de longen stromen. Daarbij ondervindt het gas weerstand. Die weerstand hangt onder andere af van twee eigenschappen: de dichtheid en de viscositeit (stroperigheid) van het gas. Hoe dichter het gas, hoe meer energie het kost om het in beweging te brengen. En hoe hoger de viscositeit, hoe meer weerstand het gas ondervindt terwijl het door nauwe doorgangen stroomt. Op grote diepte wordt vooral de toenemende gasdichtheid een probleem, doordat het gas onder steeds hogere druk wordt samengeperst. Het gevolg is dat de duiker steeds harder moet werken om voldoende ademgas in en uit zijn longen te krijgen.

Om HPNS tegen te gaan, wordt aan diepe heliummengsels soms een kleine hoeveelheid stikstof toegevoegd. De narcotische werking daarvan kan de neurologische symptomen verminderen, maar stikstof is veel zwaarder dan helium en verhoogt dus de gasdichtheid. Daarmee ontstaat een lastig dilemma: wat helpt tegen HPNS, maakt het ademen juist zwaarder.

Waterstof zou beide problemen tegelijk kunnen aanpakken. Het heeft een nog lagere dichtheid én een lagere viscositeit dan helium, maar bezit tegelijkertijd een lichte narcotische werking die mogelijk de symptomen van HPNS kan onderdrukken. De grote vraag was natuurlijk of die voordelen opwogen tegen de risico's van het gebruik van een brandbaar gas in een rebreather.

Op 14 februari 2023 daalden Harris en zijn duikpartner Craig Challen af naar 230 meter. Harris gebruikte een speciaal aangepaste configuratie met twee onafhankelijke rebreathers. Vanaf ongeveer 200 meter begon hij waterstof aan zijn ademgas toe te voegen. Op de maximale diepte ademde hij naar schatting een mengsel van ongeveer 3% zuurstof, 59% helium en 38% waterstof: een experimenteel ademgas zonder stikstof, maar met waterstof naast helium (Hydreliox).

En toen gebeurde er iets opmerkelijks. De tremoren die Harris vanaf ongeveer 180 meter had gevoeld, verdwenen. Hij kon weer rustig en gecontroleerd bewegen. Het gas voelde normaal aan en er traden geen direct waarneembare problemen op.

Na een duik van ongeveer dertien uur, waarvan het grootste deel bestond uit decompressie, kwamen beide duikers veilig terug aan de oppervlakte. Het experiment had niet bewezen dat waterstof voortaan veilig als ademgas kon worden gebruikt, maar wel dat het onder deze specifieke omstandigheden mogelijk was en dat het misschien een oplossing bood voor enkele van de grootste beperkingen van extreem diep duiken.

Duikarts Simon Mitchell, die nauw bij de voorbereiding en wetenschappelijke evaluatie betrokken was, vatte de resultaten van deze expeditie samen met een opvallende combinatie van voorzichtigheid en optimisme. Zijn eerste conclusie was dat de overlevingskans bij zo'n duik in ieder geval groter dan nul is. Zijn tweede conclusie was een stuk ambitieuzer: waterstof zou het mogelijk kunnen maken om bij toekomstige technische exploratieduiken de grens van 250 meter te passeren.

Wie wil zien hoeveel voorbereiding, kennis en risico's er achter zo'n experiment schuilgaan, moet vooral de lezing van Mitchell bekijken. Met spectaculair beeldmateriaal, verrassende inzichten in de duikfysiologie en een dosis understated humor biedt hij een fascinerend inkijkje in een wereld waarin zelfs de meest ervaren technische duikers nog volop ontdekken wat er mogelijk is.

12. Geen magie, maar gasfysica

We begonnen dit artikel met gewone lucht en eindigden bij experimentele duiken met waterstof op meer dan 200 meter diepte. Daartussen kwamen verschillende soorten Nitrox en Trimix voorbij, gebruikt als travel gas, bottom gas of decompressiegas. Hoe verschillend die mengsels ook zijn, het uitgangspunt is steeds hetzelfde: we passen de samenstelling van het ademgas aan om de eigenschappen ervan beter te laten aansluiten bij de diepte en het doel van iedere fase van de duik.

Maar iedere aanpassing brengt nieuwe beperkingen met zich mee. Meer zuurstof betekent minder stikstof, maar ook een groter risico op zuurstofvergiftiging. Helium vermindert de narcotische belasting en de ademarbeid, maar is schaars en duur. En waterstof biedt misschien nieuwe mogelijkheden voor extreem diepe duiken, maar introduceert weer heel andere veiligheidsrisico's. Het perfecte ademgas bestaat niet.

Als Dive Professional hoef je niet zelf met al deze mengsels te kunnen duiken. Wel is het belangrijk dat je begrijpt waarom ze worden gebruikt, welke beperkingen eraan verbonden zijn en waarom het correct analyseren en identificeren van ademgassen zo belangrijk is. Dit artikel is bedoeld om dat inzicht te geven, niet om je te leren zelf Trimix te mengen of technische duiken te plannen. Daarvoor zijn gespecialiseerde opleidingen, geschikte apparatuur en uitgebreide praktijktraining noodzakelijk.

Uiteindelijk draait het allemaal om hetzelfde principe dat we ook bij gewone perslucht tegenkwamen: een ademgas moet niet alleen schoon en geschikt zijn om in te ademen, maar ook passen bij de druk waaronder het wordt gebruikt. Wat op de ene diepte een uitstekend ademgas is, kan op een andere diepte levensgevaarlijk zijn. En juist daarom is het belangrijk dat je als Dive Professional niet alleen weet wat er in een duikfles zit, maar ook begrijpt waarom.