Protupožarni gel u spreju za zaštitu zgrada

Istraživači s odjela Stanford Engineering na kalifornijskom Sveučilištu Stanford razvili su gel za raspršivanje koji stvara štit za zaštitu zgrada od štete od požara. Dulje traje i učinkovitiji je od postojećih komercijalnih opcija.

Kako klimatske promjene stvaraju toplije i suše uvjete, svjedoci smo dužih požarnih sezona s većim i češćim šumskim požarima. Posljednjih su godina katastrofalni šumski požari uništili domove i infrastrukturu, prouzročili razorne gubitke u životima ljudi koji žive u pogođenim područjima te oštetili divlje resurse i gospodarstvo. Potrebna su nam nova rješenja za borbu protiv šumskih požara i zaštitu područja od štete.

Istraživači sa Stanforda razvili su gel koji se može prskati po domovima i kritičnoj infrastrukturi kako bi se spriječilo njihovo gorenje tijekom požara. Istraživanje, objavljeno 21. kolovoza u časopisu Advanced Materials, pokazuje da novi gelovi traju dulje i znatno su učinkovitiji od postojećih komercijalnih gelova.

Gelovi su izrađeni su od super-upijajućih polimera, slično upijajućem prahu koji se nalazi u jednokratnim pelenama. Pomiješani s vodom i raspršeni po zgradi, bubre u želatinoznu tvar koja se lijepi za vanjsku stranu strukture, stvarajući debeli, vlažni štit. Ali uvjeti u blizini šumskog požara su izuzetno suhi. Temperature mogu biti blizu 100 stupnjeva, s jakim vjetrovima i nula posto vlage, pa čak i voda u gelu isparava prilično brzo.

U gelu koji su dizajnirali istraživači Stanforda, voda je samo prvi sloj zaštite. Osim polimera na bazi celuloze, gel sadrži čestice silicijevog dioksida, koje ostaju kada se gelovi izlože toplini.

"Kada voda prokuha i sva celuloza izgori, ostaju nam čestice silicijevog dioksida sklopljene u pjenu", rekao je Eric Appel, izvanredni profesor znanosti o materijalima i inženjerstva, viši autor rada. "Ta je pjena vrlo izolacijska i na kraju raspršuje svu toplinu, potpuno štiteći podlogu ispod nje." 

Silicij oblikuje aerogel, čvrstu, poroznu strukturu koja je posebno dobar izolator. Slični silicijevi aerogeli koriste se u svemirskim primjenama jer su iznimno lagani i mogu spriječiti većinu metoda prijenosa topline.

Istraživači su testirali nekoliko formulacija svog novog gela nanoseći ih na komade šperploče i izlažući ih izravnom plamenu plinske ručne baklje, koja gori na znatno višoj temperaturi od šumskog požara. Njihova najučinkovitija formulacija trajala je više od 7 minuta prije nego što je ploča pougljenila. Kada su na isti način testirali komercijalno dostupan gel, štitio je šperploču manje od 90 sekundi.

"Tradicionalni gelovi ne djeluju nakon što se osuše", rekao je Appel. "Naši materijali tvore ovaj aerogel od silika gela kada su izloženi vatri koji nastavlja štititi tretirane podloge nakon što sva voda ispari. Ti se materijali mogu lako isprati nakon što se vatra ugasi."

Gelovi su napravljeni od netoksičnih komponenti koje je za upotrebu već odobrila Američka šumarska služba, a istraživači su proveli studije kako bi pokazali da ih mikrobi iz tla lako razgrađuju.

"Sigurni su i za ljude i za okoliš", rekao je Appel. "Možda će biti potrebna dodatna optimizacija, ali nadam se da možemo provesti pilot primjenu i procjenu ovih gelova kako bismo ih mogli koristiti za zaštitu kritične infrastrukture kada dođe do požara."