Исследователи разработали гелеобразную жидкость для предотвращения лесных пожаров

Профилактическая обработка, разработанная исследователями из Стэнфорда, может значительно снизить частоту и интенсивность лесных пожаров. Этот подход, описанный 30 сентября в Proceedings of the National Academy of Sciences, основан на использовании экологически безопасной гелеобразной жидкости, которая помогает обычным противопожарным составам дольше удерживаться на растительности.

Нанесенные на пожароопасные участки, эти материалы сохраняют свою способность предотвращать возгорание на протяжении всего пикового сезона пожаров, даже после воздействия погодных условий, которые смывают традиционные антипирены. Предотвращая возникновение пожаров, такая обработка может быть более эффективной и менее затратной, чем современные методы пожаротушения.

"Это имеет потенциал сделать борьбу с лесными пожарами гораздо более проактивной, а не реактивной", — сказал Эрик Аппель, старший автор исследования и доцент кафедры материаловедения и инженерии. "Сейчас мы мониторим пожароопасные районы и с замиранием сердца ждем, когда начнется пожар, чтобы затем броситься его тушить".

Столетие борьбы с пожарами в сочетании с более жаркой и сухой погодой усилило разрушительную силу лесных пожаров и увеличило длительность пожароопасного сезона. Хотя сезон 2019 года на Западе пока был относительно спокойным, предыдущие два года принесли четыре из 20 крупнейших и восемь из 20 самых разрушительных пожаров в истории Калифорнии. По всей стране федеральные расходы на борьбу с пожарами в 2018 году превысили 3 миллиарда долларов — это самый высокий показатель за всю историю.

Долговечность и экологическая безопасность

Лесные пожары являются важной частью некоторых экосистем, но подавляющее большинство пожаров в США вызвано деятельностью человека. Многие из них возникают в одних и тех же "горячих точках", таких как обочины дорог, кемпинги и удаленные линии электропередач, снова и снова. Профилактическая обработка этих территорий может стать высокоточным подходом к предотвращению пожаров, но до сих пор не существовало долговечных и экологически безопасных материалов для этого.

Помимо расчистки и выжигания потенциального горючего материала, управление лесными пожарами обычно вращается вокруг огнетушащих и замедляющих горение составов. Для борьбы с активными пожарами используются супрессанты, такие как гели, содержащие воду и суперабсорбирующие полимеры, используемые в подгузниках. Эти гели часто применяются в качестве краткосрочных антипиренов на зданиях на пути огня, но они теряют эффективность после испарения содержащейся в них воды — что в условиях лесного пожара часто происходит менее чем за час.

Наиболее широко используемые коммерческие составы для борьбы с лесными пожарами применяют фосфат аммония или его производные в качестве активного огнезамедляющего компонента. Однако эти составы удерживают антипирены на растительности лишь короткое время, поэтому не могут использоваться превентивно. В отличие от них, технология, разработанная в Стэнфорде — гелеобразная жидкость на основе целлюлозы — остается на целевой растительности, несмотря на ветер, дождь и другие воздействия окружающей среды.

"Вы можете нанести 20 000 галлонов этого состава на территорию для профилактики или 1 миллион галлонов традиционного состава после начала пожара", — сказал ведущий автор исследования Энтони Ю, аспирант кафедры материаловедения и инженерии в Стэнфорде.

Полное предотвращение пожаров

Исследователи сотрудничали с Департаментом лесного хозяйства и противопожарной защиты Калифорнии (CalFire) для испытания огнезамедляющих материалов на траве и чамизе — двух типах растительности, где часто возникают пожары. Они обнаружили, что обработка обеспечивает полную защиту от огня даже после дождя в полдюйма (около 12,7 мм). В тех же условиях типичный коммерческий антипирен обеспечивает слабую или нулевую защиту. Исследователи сейчас работают с Департаментом транспорта Калифорнии и CalFire, чтобы испытать материал на высокорисковых придорожных территориях, которые являются источником десятков пожаров ежегодно.

"У нас нет инструмента, сравнимого с этим", — сказал Алан Питерс, начальник отдела CalFire в Сан-Луис-Обиспо, наблюдавший за некоторыми тестовыми поджогами. "Это определенно имеет потенциал для сокращения количества пожаров".

Разработанный в Стэнфорде состав содержит только нетоксичные исходные материалы, широко используемые в пищевых, фармацевтических, косметических и сельскохозяйственных продуктах. Уникальные свойства этих гелеобразных огнезамедляющих жидкостей позволяют наносить их с помощью стандартного сельскохозяйственного опрыскивающего оборудования или с воздуха. Хотя состав смывается медленно, обеспечивая защиту обработанных участков от огня в течение месяцев, материалы со временем разлагаются.

"Мы надеемся, что эти новые материалы могут открыть дверь для выявления и обработки районов высокого риска, чтобы защитить жизни и средства к существованию людей", — сказал Аппель.