Los investigadores han desarrollado un gel que podría rociarse sobre viviendas e infraestructuras críticas para evitar que ardan durante los incendios forestales
A medida que el cambio climático genera condiciones ambientales más cálidas y secas, las temporadas de incendios se alargan y los incendios forestales son más frecuentes y de mayor envergadura. En los últimos años, los incendios forestales catastróficos han destruido viviendas e infraestructuras, han causado pérdidas devastadoras en vidas y medios de subsistencia de las personas que viven en las zonas afectadas, y han dañado los recursos forestales y la economía. Son necesarias nuevas soluciones para combatir los incendios forestales y proteger las zonas de los daños.
Los investigadores de la Universidad de Stanford han desarrollado un gel hidrófobos que podría rociarse sobre viviendas e infraestructuras críticas para evitar que ardan durante los incendios forestales, y que funciona mucho mejor que rociarlas con los geles actuales. La investigación, publicada en Advanced Materials, demuestra que los nuevos geles duran más y son mucho más eficaces que los geles comerciales existentes.
«En las condiciones habituales de un incendio forestal, los geles hidrófobos actuales se secan en 45 minutos», explica Eric Appel, profesor asociado de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Escuela de Ingeniería y autor principal del artículo. Hemos desarrollado un gel con una ventana de aplicación más amplia: se puede rociar con más antelación al incendio y seguir beneficiándose de la protección, y funcionará mejor cuando llegue el fuego».
Protección duradera
Los geles potenciadores del agua están hechos de polímeros superabsorbentes, similares al polvo absorbente de los pañales desechables. Mezclados con agua y rociados sobre un edificio, se hinchan formando una sustancia gelatinosa que se adhiere al exterior de la estructura, creando un escudo espeso y húmedo. Pero las condiciones en las inmediaciones de un incendio forestal son extremadamente secas -las temperaturas pueden rozar los 100 grados, con fuertes vientos y un cero por ciento de humedad- e incluso el agua encerrada en un gel se evapora con bastante rapidez.
En el gel diseñado por Appel y sus colegas, el agua es sólo la primera capa de protección. Además de un polímero a base de celulosa, el gel contiene partículas de sílice, que se quedan adheridas cuando los geles se someten al calor. «Hemos descubierto un fenómeno único en el que un hidrogel blando y blando se convierte en un robusto escudo de aerogel bajo el calor, ofreciendo una protección mejorada y duradera contra los incendios forestales. Este avance, respetuoso con el medio ambiente, supera las soluciones comerciales actuales y ofrece una defensa superior y escalable contra los incendios forestales», afirma la autora principal del estudio, Changxin “Lyla” Dong.
«Cuando el agua hierve y toda la celulosa se quema, nos quedan las partículas de sílice formando una espuma», explica Appel. «Esa espuma es muy aislante y acaba dispersando todo el calor, protegiendo completamente el sustrato que hay debajo».
La sílice forma un aerogel, una estructura sólida y porosa que es un aislante especialmente bueno. Los aerogeles de sílice similares se utilizan en aplicaciones espaciales porque son extremadamente ligeros y pueden evitar la mayoría de los métodos de transferencia de calor.
Los investigadores probaron varias fórmulas de su nuevo gel aplicándolas a trozos de madera contrachapada y exponiéndolos a la llama directa de un soplete manual de gas, que arde a una temperatura considerablemente superior a la de un incendio forestal. Su formulación más eficaz duró más de 7 minutos antes de que el tablero empezara a carbonizarse. Cuando probaron de la misma forma un gel hidrófugo disponible en el mercado, éste protegió el contrachapado durante menos de 90 segundos.
«Los geles tradicionales no funcionan cuando se secan», afirma Appel. «Nuestros materiales forman este aerogel de sílice cuando se exponen al fuego que sigue protegiendo los sustratos tratados después de que se haya evaporado toda el agua. Estos materiales pueden lavarse fácilmente una vez que el fuego ha desaparecido».
Un descubrimiento casual
Los nuevos geles se basan en el trabajo previo de prevención de incendios forestales de Appel. En 2019, Appel y sus colegas utilizaron estos mismos geles como vehículo para mantener los retardantes de incendios forestales en la vegetación durante meses. La formulación estaba destinada a ayudar a prevenir la ignición en áreas propensas a incendios forestales.
«Llevamos años trabajando con esta plataforma», explica Appel. «Nos preguntábamos cómo se comportarían estos geles por sí solos, así que los untamos en un trozo de madera y los expusimos a las llamas de un soplete que teníamos por el laboratorio. Lo que observamos fue un resultado genial: los geles se hinchaban formando una espuma de aerogel».
Tras ese éxito inicial, fueron necesarios varios años de ingeniería adicional para optimizar la formulación. Ahora es estable en almacenamiento, se pulveriza fácilmente con equipos estándar y se adhiere bien a todo tipo de superficies. Los geles están hechos de componentes no tóxicos cuyo uso ya ha sido aprobado por el Servicio Forestal de EE.UU., y los investigadores realizaron estudios para demostrar que los microbios del suelo los descomponen fácilmente.
«Son seguros tanto para las personas como para el medio ambiente», afirma Appel. «Puede que sea necesaria una optimización adicional, pero mi esperanza es que podamos hacer una aplicación y evaluación a escala piloto de estos geles para poder utilizarlos para ayudar a proteger infraestructuras críticas cuando se produzca un incendio».
REFERENCIA
