Профилактическое лечение, разработанное исследователями из Стэнфорда, может значительно снизить частоту и серьезность лесных пожаров. Подход, изложенный 30 сентября в Proceedings of the National Academy of Sciences, включает в себя экологически безвредную гелеобразную жидкость, которая помогает обычным антипиренам дикой природы дольше сохраняться на растительности.
Применительно к зонам, подверженным воспламенению, эти материалы сохраняют свою способность предотвращать возгорание в течение пикового пожароопасного сезона, даже после атмосферных воздействий, которые сметают обычные антипирены. Предотвращая возгорание, такие методы лечения могут быть более эффективными и менее дорогостоящими, чем существующие методы пожаротушения.
«Это может сделать тушение лесных пожаров гораздо более активным, чем реактивным», - сказал Эрик Аппель, старший автор исследования и доцент кафедры материаловедения и инженерии. «То, что мы делаем сейчас, - это мониторим районы, подверженные лесным пожарам, и, затаив дыхание, ждем, когда начнется пожар, а затем спешим его потушить».
Век борьбы с пожарами плюс более жаркая и сухая погода усилили разрушительную силу лесных пожаров и удлинили сезон угрозы. Хотя сезон 2019 года на Западе до сих пор был относительно спокойным, за последние два года произошло четыре из 20 крупнейших и восемь из 20 самых разрушительных лесных пожаров в истории Калифорнии. По всей стране федеральные расходы на пожаротушение в 2018 году составили более 3 миллиардов долларов - это самый высокий показатель за всю историю.
Долговечный, безвредный для окружающей среды
Лесные пожары являются важной частью некоторых экосистем, но подавляющее большинство из них в США вызваны деятельностью человека. Многие из них время от времени возникают в одних и тех же горячих точках, таких как обочины дорог, кемпинги и удаленные линии электропередач. Профилактическая обработка этих территорий могла бы обеспечить целенаправленный подход к предотвращению лесных пожаров, но до сих пор не было доступных долговечных и экологически безопасных материалов.
Помимо очистки и сжигания потенциального топлива, борьба с лесными пожарами обычно вращается вокруг средств пожаротушения и антипиренов, причем многие средства пожаротушения используются в качестве краткосрочных замедлителей. Для борьбы с активными пожарами бригады используют средства пожаротушения, такие как водосодержащие гели и супервпитывающие полимеры, содержащиеся в подгузниках. Эти гели часто используются в качестве антипиренов кратковременного действия для зданий на пути распространения пожаров, но они теряют свою эффективность, как только вода, заключенная в них, испаряется, что часто происходит менее чем за час при нормальных условиях лесных пожаров.
В наиболее широко применяемых коммерческих составах антипиренов для диких земель используется фосфат аммония или его производные в качестве активного огнезащитного компонента. Однако эти составы удерживают ретарданты на растительности только в течение коротких периодов времени, поэтому их нельзя использовать в профилактических целях. Напротив, разработанная в Стэнфорде технология - гелеобразная жидкость на основе целлюлозы - остается на целевой растительности даже при ветре, дожде и других воздействиях окружающей среды.
«Вы можете нанести 20 000 галлонов этого на область для предотвращения или 1 миллион галлонов традиционного состава после начала пожара», - сказал ведущий автор исследования Энтони Ю, аспирант в области материаловедения и инженерии. в Стэнфорде.
Полная противопожарная защита
Исследователи работали с Калифорнийским департаментом лесного хозяйства и противопожарной защиты (CalFire), чтобы протестировать огнезащитные материалы на траве и сорочке - двух типах растительности, где часто возникают пожары. Они обнаружили, что обработка обеспечивает полную противопожарную защиту даже после полудюймового дождя. В тех же условиях типичный коммерческий состав антипирена практически не обеспечивает защиты от огня. В настоящее время исследователи работают с Департаментом транспорта Калифорнии и CalFire, чтобы протестировать материал на придорожных участках с высоким уровнем риска, которые ежегодно являются источником десятков лесных пожаров..
«У нас нет инструмента, сравнимого с этим», - сказал Алан Питерс, руководитель подразделения CalFire в Сан-Луис-Обиспо, который наблюдал за некоторыми тестовыми сжиганиями. «У него есть потенциал, чтобы определенно уменьшить количество пожаров».
Лечение, разработанное в Стэнфорде, содержит только нетоксичные исходные материалы, широко используемые в пищевых продуктах, лекарствах, косметике и сельскохозяйственной продукции. Уникальные свойства этих гелеобразных антипиреновых жидкостей позволяют наносить их с помощью стандартного сельскохозяйственного распылительного оборудования или с самолета. В то время как он медленно смывается, обеспечивая возможность защищать обработанные участки от огня в течение нескольких месяцев, материалы в конечном итоге разлагаются.
«Мы надеемся, что эти новые материалы откроют дверь для выявления и лечения зон высокого риска для защиты жизни и средств к существованию людей», - сказал Аппель.
Appel также является филиалом Стэнфордского института окружающей среды Вудса. Соавторами из Стэнфорда являются исследователь с докторской степенью Гектор Лопес Эрнандес; аспиранты Эндрю Ким, Линдси Стэплтон и Дорин Чан; и Крейг Криддл, профессор гражданской и экологической инженерии, старший научный сотрудник Института окружающей среды Вудса, директор Стэнфордского центра восстановления ресурсов Codiga, член Bio-X и филиал Института энергетики Precourt. Дополнительные соавторы из Калифорнийского политехнического государственного университета, Сан-Луис-Обиспо и Исследовательского института пустыни.
Ю и Аппель являются изобретателями патента, описывающего технологию, описанную в этом исследовании.
Видео: