Jak ochronić budynki przed pożarami? Naukowcy proponują żel w sprayu

Fale upałów i dłuższe okresy suszy skutkujące częstszymi i poważniejszymi pożarami - to wszystko funduje nam zmiana klimatu. Choć podejmowane są działania w celu ograniczenia tego zjawiska, to walka może potrwać jeszcze wiele lat. Tymczasem potrzebujemy zabezpieczeń, które możemy zastosować już dziś.

Gwałtowne pożary w ostatnich latach trawiły ogromne powierzchnie, niszcząc domy i infrastrukturę, i doprowadzały do śmierci ludzi oraz dewastacji dzikiej przyrody. Przypomnijcie sobie choćby sytuację w Grecji w 2023 roku - wówczas cała Europa, w tym Polska, wysyłała jako wsparcie swoich strażaków i sprzęt. Wiele razy słyszeliśmy, że ogień podchodzi pod zabudowania, a turyści w hotelach są zagrożeni.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda opracowali żel, który można rozpylić na budynkach oraz ważnej infrastrukturze, aby ochronić ją przed zniszczeniem w trakcie pożaru lasu. Badanie opublikowane 21 sierpnia w  czasopiśmie Advanced Materials pokazuje, że opracowany materiał jest trwalszy i znacznie skuteczniejszy od dostępnych obecnie na rynku żeli.

- W typowych warunkach pożaru lasu obecne żele zwiększające zawartość wody wysychają w ciągu 45 minut - powiedział Eric Appel, adiunkt nauk materiałowych i inżynierii materiałowej w School of Engineering, który jest jednym z autorów artykułu. - Opracowaliśmy żel, który będzie miał szersze okno aplikacji - można go rozpylić dalej przed pożarem i nadal korzystać z ochrony - i będzie działał lepiej, gdy nadejdzie pożar.

Dostępne żele bazują na superhigroskopijnych polimerach, podobnych do proszku znajdującego się w jednorazowych pieluchach. Zmieszane z wodą i rozpylone na budynku pęcznieją, tworząc galaretowatą powłokę przylegającą do elewacji, która staje się grubą, mokrą osłoną. Warunki w pobliżu pożaru - wysoka temperatura, silne wiatry i wilgotność powietrza bliska zeru procent - sprawiają, że woda zgromadzona w żelu szybko odparowuje.

W materiale zaprojektowanym przez zespół dr. Appela woda jest tylko pierwszą warstwą ochrony. Oprócz polimeru na bazie celulozy żel zawiera cząsteczki krzemionki, które stanowią warstwę ochrony, gdy ten jest poddawany działaniu ciepła.

- Odkryliśmy wyjątkowe zjawisko, w którym miękki, sprężysty hydrożel płynnie przechodzi w wytrzymałą osłonę aerożelową pod wpływem ciepła, oferując ulepszoną i długotrwałą ochronę przed pożarami lasów. To przełomowe rozwiązanie przyjazne dla środowiska przewyższa obecne rozwiązania komercyjne, oferując lepszą i skalowalną obronę przed pożarami lasów - powiedział główny autor badania, Changxin "Lyla" Dong.

Kiedy woda się zagotuje i cała celuloza się wypali, zostają nam cząsteczki krzemionki zebrane w piankę. Ta pianka jest wysoce izolacyjna i rozprasza całe ciepło, całkowicie chroniąc podłoże pod nią.

---

Zawarta w żelu krzemionka tworzy aerożel, czyli stałą, porowatą strukturę, która jest doskonałym izolatorem. Podobne rozwiązania stosowane są w przemyśle kosmicznym, ponieważ są niezwykle lekkie i mogą chronić przed ekstremalnym ciepłem.

Aby przetestować swoje rozwiązanie, naukowcy nałożyli żel na drewnianą powierzchnię (w tym przypadku sklejkę) i zaczęli ogrzewać ją płomieniem ręcznego palnika gazowego, który osiąga znacznie wyższą temperaturę, niż pożar. Ochrona działała przez ponad siedem minut, zanim deska zaczęła się zwęglać. Dostępne żele na bazie wody testowane w ten sam sposób wytrzymywały mniej niż 90 sekund.

Dr Appel poinformował też, że ich żel jest wykonany z nietoksycznych składników zatwierdzonych do użytku przez US Forest Service (Służbę Leśną Stanów Zjednoczonych), a przeprowadzone badania wykazały, że jest łatwo rozkładany przez mikroby w glebie. Co więcej, łatwo można go zmyć, gdy ogień zgaśnie.

Źródło: Stanford University

***

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!

***

Co myślisz o pracy redakcji Geekweeka? Oceń nas! Twoje zdanie ma dla nas znaczenie.