Si può respirare idrogeno? Sicurezza, volume e ventilazione

La ricerca sull’uso con inalatori non descrive l’idrogeno in sé come tossico da respirare: in uno studio clinico del 2021, otto adulti sani hanno respirato ininterrottamente una miscela di idrogeno al 2,4% in aria per un massimo di 72 ore, senza che si verificassero problemi di salute clinicamente significativi. La cautela nei confronti dell’idrogeno gassoso dipende da una proprietà del tutto diversa. È infiammabile in un intervallo insolitamente ampio in aria e brucia con una fiamma difficile da vedere. Il rischio di infiammabilità durante una sessione con un inalatore domestico di idrogeno dipende davvero da quanto gas si accumula nella stanza, da quanto è ben ventilata e dalla presenza di eventuali fonti di ignizione nelle vicinanze, non dal fatto che il gas sia velenoso da respirare.

• L’inalazione di piccole quantità di idrogeno erogate tramite cannula non ha mostrato danni clinicamente significativi nell’unico studio controllato condotto su esseri umani disponibile, anche se lo studio era di piccole dimensioni e coinvolgeva solo adulti sani.
• Il rischio di infiammabilità dell’idrogeno dipende dalla sua concentrazione nell’aria, indicativamente dal 4% al 75% in volume, e dalla presenza di una fonte di ignizione nelle vicinanze. Nessuno dei due fattori, da solo, costituisce il pericolo.
• I calcoli riportati di seguito mostrano che raggiungere la soglia del 4% in una normale camera da letto o in un soggiorno, anche ipotizzando una ventilazione pari a zero, richiederebbe molte ore di erogazione continua e interamente trattenuta da una macchina Zenith o Titan, ben oltre la durata di una sessione tipica.
• In pratica, le due precauzioni che contano sono la normale ventilazione e tenere fuori dalla stanza fiamme libere o apparecchiature che possono produrre scintille, oltre a seguire le istruzioni del manuale della macchina specifica.

Se stai ancora cercando di orientarti sull’inalazione domestica di idrogeno in generale, la guida introduttiva alla terapia inalatoria con idrogeno è un buon punto di partenza prima di concentrarsi, in questo articolo, nello specifico sull’infiammabilità e sulla ventilazione.

L’idrogeno in sé è nocivo da respirare?

L’idrogeno non è classificato di per sé come gas tossico. La scheda di sicurezza pubblicata dal servizio CAMEO Chemicals della NOAA elenca i rischi per la salute solo in termini di semplice asfissia: può causare vertigini, perdita di coscienza o conseguenze più gravi solo se sposta dall’aria respirata una quantità sufficiente di ossigeno; è lo stesso meccanismo che si verifica con qualsiasi gas inerte che riempia uno spazio chiuso. Si tratta di un pericolo sostanzialmente diverso da quello di un gas velenoso, e la scheda lo associa a concentrazioni molto più elevate di quelle che un inalatore con cannula nasale è progettato per erogare nell’aria di una stanza aperta (fonte: Scheda di sicurezza CAMEO Chemicals: idrogeno). È un aspetto distinto dal fatto che piccole quantità di idrogeno sono già presenti naturalmente nell’atmosfera, che riguarda un’altra questione rispetto alle concentrazioni discusse in questo articolo.

Cosa ha effettivamente esaminato lo studio del 2021

Le prove più direttamente pertinenti provengono da uno studio del 2021 pubblicato su Critical Care Explorations, in cui otto adulti sani hanno respirato ininterrottamente, per 24, 48 o 72 ore, una miscela al 2,4% di idrogeno in aria medicale attraverso una cannula nasale ad alto flusso, a 15 litri al minuto. I ricercatori non hanno segnalato eventi avversi clinicamente significativi nei partecipanti né eventi di rischio ambientale durante lo studio (fonte: Cole et al., Critical Care Explorations, 2021). È un dato significativo, ma riguarda otto adulti sani in un ambiente clinico monitorato, non una garanzia per ogni persona, ogni stanza o ogni modello di inalatore; interpretarlo come una certificazione generale di sicurezza per l’uso domestico andrebbe quindi oltre ciò che lo studio ha effettivamente dimostrato.

Perché l’idrogeno è considerato un gas infiammabile

A prescindere dall’inalazione, l’idrogeno è infiammabile in un intervallo in aria che va indicativamente dal 4% al 75% in volume, molto più ampio di quello di molti gas combustibili comuni, il cui intervallo di infiammabilità è assai più ristretto. Questa ampiezza è uno dei motivi per cui l’idrogeno viene maneggiato con cautela in qualsiasi spazio chiuso: tra una concentrazione appena sufficiente a renderlo infiammabile e una troppo ricca di idrogeno per bruciare c’è un ampio margine. Inoltre, alla luce del giorno brucia con una fiamma quasi invisibile; perciò, una fiamma di idrogeno vicino a una macchina o a un’area di stoccaggio potrebbe non sembrare un incendio finché non ci si avvicina abbastanza da sentirne il calore (fonte: Scheda di sicurezza CAMEO Chemicals: idrogeno). Nulla di tutto questo significa che l’idrogeno si accenda da solo. Perché ci sia un rischio d’incendio devono essere presenti insieme una concentrazione compresa in quell’intervallo e una fonte di ignizione, come una scintilla o una fiamma libera; se manca uno dei due elementi, non c’è nulla che possa incendiarsi.

Quanto gas aggiunge davvero all’aria una sessione

Per capire se durante una sessione è realistico raggiungere quell’intervallo di infiammabilità, bisogna innanzitutto considerare quanto idrogeno erogano effettivamente le macchine. Se stai ancora scegliendo tra i modelli, la guida all’acquisto per scegliere una macchina per inalazione di idrogeno illustra anche altri compromessi, oltre alla sola erogazione.

I sette livelli di erogazione di Zenith

La Macchina per inalazione di idrogeno Hydrion Zenith offre sette livelli di erogazione selezionabili, da 300 a 1.800 millilitri al minuto di gas totale; ogni livello può funzionare con idrogeno puro o con una miscela di idrogeno e ossigeno. Al livello massimo, i 1.800 ml/min si suddividono in 1.200 ml/min di idrogeno e 600 ml/min di ossigeno; ai livelli inferiori, le quantità diminuiscono in proporzione. L’ossigeno non è un combustibile, quindi, per i calcoli sull’infiammabilità riportati di seguito, conta la quantità di idrogeno: 1.200 ml/min con Zenith al livello massimo.

Le modalità di erogazione di Titan

La Macchina per inalazione di idrogeno Hydrion Titan eroga complessivamente 3.000 ml/min nelle modalità a uscita singola, doppia o tripla, suddivisi in 2.000 ml/min di idrogeno e 1.000 ml/min di ossigeno, con una purezza del 99,99%. I 2.000 ml/min di idrogeno sono il valore da tenere presente nei calcoli sul volume della stanza, perché sono circa due terzi in più rispetto all’erogazione massima di idrogeno di Zenith.

Entrambe le macchine sono progettate per erogare il gas attraverso una cannula nasale indossata correttamente durante la sessione, affinché venga inalato, non per riversarlo continuamente nell’aria della stanza. L’esempio qui sotto tratta comunque l’intera erogazione come se rimanesse nella stanza: è un’ipotesi deliberatamente pessimistica, non il modo in cui dovrebbe funzionare una sessione con un inalatore.

Calcoli sul volume della stanza: un esempio illustrativo

I calcoli seguenti rispondono a una domanda più circoscritta rispetto a quella sulla sicurezza di una sessione: quanto tempo impiegherebbe l’erogazione continua e interamente trattenuta di ciascuna macchina per portare una stanza sigillata al limite inferiore di infiammabilità dell’idrogeno, pari al 4%? L’ipotesi di partenza è volutamente irrealistica: nessun ricambio d’aria e ogni millilitro di idrogeno trattenuto nella stanza. È l’unico modo per quantificare, anziché tirare a indovinare, il limite estremo dell’intervallo.

Dimensioni della stanza	Idrogeno necessario per raggiungere il 4% (LEL)	Ore al livello massimo di Zenith (1.200 ml/min di H2)	Ore con Titan (2.000 ml/min di H2)
Piccola camera da letto (~20 m³ / ~710 ft³)	~800 litri	~11 ore	~7 ore
Camera da letto più grande o studio domestico (~35 m³ / ~1.235 ft³)	~1.400 litri	~19 ore	~12 ore
Soggiorno (~60 m³ / ~2.120 ft³)	~2.400 litri	~33 ore	~20 ore

Come interpretare correttamente la tabella

Anche nella stanza più piccola e con l’erogazione massima di idrogeno di ciascuna macchina, nello scenario senza ventilazione servirebbero diverse ore in più rispetto alla durata di una singola sessione di inalazione, che difficilmente sarebbe così lunga; una sessione tipica dura comunemente decine di minuti, non ore. È questo il senso dell’esempio: mostra che tra l’uso normale e la soglia di infiammabilità c’è una distanza significativa, non che sia impossibile avvicinarsi alla soglia in condizioni diverse. I numeri non dicono nulla sul ricambio d’aria effettivo di una specifica stanza, su una macchina difettosa o su uno spazio insolitamente piccolo o sigillato; inoltre, non sostituiscono le indicazioni sulla ventilazione e sull’installazione contenute nel manuale del modello. Considera questa tabella un modo per ragionare sulle proporzioni, non un margine di sicurezza verificato sperimentalmente.

Ventilazione e fonti di ignizione: cosa riduce davvero il rischio

La normale ventilazione della stanza — una porta lasciata socchiusa, una finestra aperta a vasistas, il normale movimento dell’aria in una stanza abitata — contribuisce molto più dell’ipotesi di una stanza sigillata riportata sopra a impedire che l’idrogeno si concentri, perché ricambia continuamente l’aria intorno alla macchina invece di lasciare che il gas erogato si accumuli in un punto. Durante il funzionamento della macchina, è importante tenere fuori dalla stanza fiamme libere, sigarette accese, candele o apparecchiature che possono produrre scintille, proprio perché la fiamma dell’idrogeno è così difficile da vedere; in presenza di questo gas, pensare che l’assenza di una fiamma visibile significhi che non ci sia alcun incendio è un errore. Lo scenario in cui la tabella qui sopra non rappresenta più un caso limite rassicurante è quello di uno spazio piccolo e realmente sigillato, come un armadio o un mobile con lo sportello chiuso e senza ricambio d’aria, non quello di una normale camera da letto o di un soggiorno con la macchina appoggiata su un comodino o una scrivania. Il manuale della macchina fornisce le indicazioni specifiche su posizionamento e ventilazione per il suo alloggiamento e il suo intervallo di erogazione; seguire queste istruzioni specifiche del modello è più importante che applicare a tutte le macchine la stessa ipotesi, perché il manuale è stato redatto per quell’alloggiamento specifico.

Controllare la propria macchina e la stanza

La sezione del manuale dedicata a ciascuna macchina, disponibile nella relativa pagina prodotto, è il passo successivo più diretto: descrive le indicazioni di installazione, ventilazione e posizionamento specifiche per Zenith o Titan, invece di limitarsi ai calcoli generici riportati sopra. Chi preferisce un monitoraggio continuo anziché calcoli una tantum può consultare come funzionano i rilevatori di idrogeno e cosa significano i livelli di allarme; chi si occupa della manutenzione quotidiana della macchina può trovare indicazioni su acqua, filtri e conservazione nell’articolo dedicato alla cura. Infine, poiché le prove cliniche menzionate sopra riguardano adulti sani in uno studio monitorato, chi soffre di una patologia respiratoria o cardiaca, o semplicemente non è sicuro della propria configurazione, dovrebbe parlarne con un medico prima di iniziare le sessioni, invece di estrapolare i risultati di uno studio che non includeva persone nelle stesse condizioni.