Пожарная безопасность важна как никогда — что мы с этим делаем?

Антипирены для снижения риска возникновения пожара

Учитывая, что в настоящее время лесные пожары уничтожают целые кварталы в Лос-Анджелесе, а совсем недавно и на Гавайях, становится ясно, почему следует использовать любые технологии, помогающие предотвратить или замедлить распространение пожаров.

Есть много точек зрения, с которых мы могли бы подойти к решению этой проблемы. От лучшего использования данных до различных строительных материалов или различного управления водными и лесными угодьями.

Однако мы по-прежнему будем продолжать использовать в повседневной жизни большое количество легковоспламеняющихся материалов просто потому, что слишком много полезных продуктов являются легковоспламеняющимися.

Другая возможность — использовать антипирены, химикаты, которые снижают риск возгорания и скорость, с которой пожар выходит из-под контроля. Это может иметь радикальное значение, поскольку более медленный пожар с большей вероятностью будет потушен раньше или даст больше времени пожарным, чтобы прибыть и принести нужное оборудование.

Проблема в том, что многие огнезащитные химикаты довольно токсичны, что делает их непрактичными для многих применений. Одним из примеров является все, что часто касается человеческой кожи, например, хлопчатобумажная ткань. Это может измениться благодаря открытию восьми исследователей из Техасского университета A&M, которые разработали новый одношаговый огнезащитный состав для хлопчатобумажных тканей.

Недавно они опубликовали свои результаты в журнале ACS Applied Polymer Materials под заголовком «Полиэлектролитный комплекс, замедляющий горение при испарении, для хлопка¹».

Почему хлопок?

Хлопок является наиболее используемым текстильным материалом в мире благодаря своим превосходным свойствам для создания мягких, удобных и дышащих тканей. Он используется в одежде и обивке и является основным источником легковоспламеняющихся материалов в домах (диваны, шкафы, полотенца, скатерти и т. д.), в том числе в непосредственной близости от источников возгорания (места приготовления пищи, свечи, сигареты и т. д.).

Он в основном состоит из α-целлюлозы, чрезвычайно огнеопасного материала. Это заставляет все, что сделано из хлопка, сгорать очень быстро и полностью.

Еще одна причина сосредоточиться на хлопке заключается в том, что это немедленно откроет огромный рынок для любых инноваций, нацеленных на этот материал. И его все еще можно будет, вероятно, расширить на другие материалы позже.

Как работают антипирены

Большинство хлопковых антипиренов, которые исторически использовались, были галогенированными соединениями, которые теперь выводятся из употребления из-за их токсичности для человека. Альтернативные молекулы изучались химической промышленностью в течение многих лет, включая химию на основе фосфора, азота, кремния и бора.

До сих пор проблема поиска хорошей замены заключалась в стоимости. Эти альтернативные соединения требуют обработки в несколько этапов, что в результате обходится дороже.

Принцип действия антипиренов заключается в создании слоя угля поверх горящего материала, который блокирует дальнейшее распространение огня. Чаще всего это делается путем объединения источника кислоты и источника углерода.

Иногда добавляют «вспениватель», который под воздействием тепла разлагается на негорючие газы, которые разбавляют горючие газы и ослабляют пламя.

Одношаговый огнезащитный состав

Исследователи рассмотрели класс химических веществ, называемых полиэлектролитами: полиэтиленимин (ПЭИ) в качестве вспенивающего агента и гексаметафосфат натрия (ПСП) в качестве источника кислоты. В случае хлопка сам горючий материал является источником углерода.

Источник: Прикладные полимерные материалы ACS

Эта смесь нетоксична и идеально подходит для массового производства на всех хлопчатобумажных тканях. Но до сих пор были известны только двухэтапные процессы нанесения и связывания полиэлектролитов с хлопком.

Исследователи обнаружили, что они могут использовать аммиак (NH3) в качестве летучего основания для связывания PEI и PSP с хлопком, когда аммиак испаряется. Они обнаружили, что они могут нанести всю смесь на хлопок и испарить аммиак всего за один шаг.

Поиск правильного метода

Были исследованы различные соотношения ПЭИ и ПСП, чтобы найти оптимальный состав для снижения воспламеняемости хлопка.

Полученные хлопковые волокна исследовали под электронным микроскопом (сканирующий электронный микроскоп – СЭМ), что позволило нам измерить поглощение огнезащитного состава хлопковыми волокнами.

Источник: Прикладные полимерные материалы ACS

Другим измеряемым фактором была стойкость обработки к полосканию. Поскольку хлопчатобумажные ткани, скорее всего, будут часто подвергаться чистке, любой антипирен, который не выдерживает воздействия воды и полоскания, будет малопригоден в реальных условиях.

«Эту технологию можно оптимизировать для быстрой, простой и безопасной защиты многих горючих материалов от возгорания, что обеспечивает надежную защиту в повседневной жизни, экономит деньги и спасает жизни населения».

Майя Д. Монтемайор – аспирантка химического факультета Техасского университета A&M.

При использовании некоторых соотношений материал частично смывается при первом полоскании, но затем оставшаяся часть надлежащим образом связанного антипирена остается прикрепленной к хлопковым волокнам.

Источник: Прикладные полимерные материалы ACS

Значительно сниженная воспламеняемость

Обработанный хлопок выделяет гораздо меньше тепла, чем необработанный (чистый) хлопок, если измерять энергию на грамм хлопка (Вт/г). Температура сгорания также была снижена.

Источник: Прикладные полимерные материалы ACS

При проведении так называемого теста на «вертикальное пламя» исследователи также заметили, что кислота в смеси связывается с хлопком, защищая антипирен от смывания при полоскании ткани.

Источник: Прикладные полимерные материалы ACS

Движение вперед

Эти первые результаты имеют большое значение для хлопковой промышленности и компаний, производящих антипирены, поскольку они могут открыть путь к более дешевой и простой универсальной обработке всех хлопковых изделий.

В настоящее время исследователи совместно с промышленными партнерами оценивают, как этот процесс можно распространить не только на хлопок, но и на любой материал с высоким содержанием углерода, например, древесину, ткань, пену и другие виды текстиля.

«Это передовое исследование обеспечивает Texas A&M признание как одного из лидеров этой технологии и возможность дальнейшего развития совместно с внешними компаниями.

TEES лицензирует эту и аналогичные технологии компаниям для различных применений».

Доктор Хайме Грюнлан, профессор кафедры им. Лиланда Т. Джордана (выпускник 29 г.) на кафедре машиностроения им. Дж. Майка Уокера (выпускник 66 г.) в Техасском университете A&M.

Что еще можно сделать для снижения риска возникновения пожара

Новые технологии для лучшего контроля огня могут быть реализованы с разных сторон. Например, вот несколько из тех, которые мы уже рассматривали:

• Прогнозы ИИ: Спутниковые снимки и точные прогнозы погоды можно использовать для более точного прогнозирования риска возникновения лесных пожаров, их серьезности и способов их контроля.
• Системы управления лесным хозяйством: Более совершенные, более отслеживаемые инструменты управления лесами могут помочь лучше предсказать здоровье лесов, производительность и как лучше заботиться о них. Это, в свою очередь, может быть использовано для сокращения количества мертвой древесины и других опасностей пожаров.
• Массовое деревянное строительство: Может показаться странным, что деревянное строительство может помочь снизить риск пожара. Но массивная древесина — это новая технология, объединяющая древесину в балки, такие же прочные, как сталь, а также делающая ее огнестойкой из-за ее чрезвычайной плотности. Массивная древесина естественным образом образует слой угля, который антипирены используют для ограничения воспламеняемости. Мы можем представить, что антипирены PEI-PSP могли бы помочь улучшить ее еще больше.
• Гидрогели, активируемые при нагревании: Чтобы остановить распространение лесного пожара, вместо более распространенной пены можно использовать новые гидрогели, удерживающие воду в два раза дольше. Это может иметь огромное значение для защиты домов перед лесными пожарами.
• беспилотники: Пожарные дроны могут стать дополнительным инструментом в арсенале пожарных, способным отправиться туда, куда пожарным будет слишком опасно идти. Подробнее о компании, производящей такие дроны, Textron, можно прочитать в «Ведущие компании-производители дронов 2025 года — лидеры воздушной революции».

Инвестирование в антипирены

Антипирены — часто игнорируемый, но очень важный продукт химической промышленности, который ежедневно спасает бесчисленное количество жизней.

Это один из многих специальных химических продуктов, которые являются частью современной жизни, рынок составит 8.63 млрд долларов в 2022 году и, как ожидается, будет расти на 7.1% CAGR до 2030 года.

Источник: Grand View Research

Вы можете инвестировать в компании, связанные с химической промышленностью, через множество брокеров, и вы можете найти их здесь, на Securities.io, наши рекомендации лучших брокеров в США, Канада, Австралия, Великобритании, как и многие другие страны.

Если вас не интересует выбор конкретных компаний, вы также можете рассмотреть такие ETF, как iShares STOXX Europe 600 Chemicals UCITS ETF (EXV7) или Портфель химикатов Fidelity Select (FSCHX) что обеспечит более диверсифицированную возможность получения прибыли от химической промышленности.

Компания по производству огнестойких материалов

ИКЛ

ICL — это глобальная химическая компания со штаб-квартирой в Израиле, занимающая прочные позиции на рынке антипиренов, в частности, занимая первое место в области решений для электроники, включая электромобили и искусственный интеллект, а также строительства, использующих бром или фосфор.

Он также активен в удобрениях, особенно фосфатных и калийных, а также в фосфатах для промышленных продуктов, таких как материалы для аккумуляторов.

Источник: ИКЛ

Компания является лидером в своих отраслях, занимая 33% рынка промышленных продуктов и 20% рынка фосфатных растворов. В целом, ее продажи диверсифицированы по всему миру.

Большую часть EBITDA компании составляют продажи калийных и фосфатных растворов.

Источник: ИКЛ

Огнезащитные средства — это лишь часть деятельности компании, и она также активно инвестирует в новые технологии. Она в частности финансирует стартапы и проводит собственные НИОКР в удобрения нового поколенияСреди них:

• Фотокаталитическая фиксация азота вблизи растения.
• Электрохимическое производство аммиака или нитратов на ферме.
• Биостимуляторы для улучшения биодоступности удобрений.
• Улучшение доступности фосфора с помощью растительных экстрактов, микроорганизмов (PSB – фосфоррастворяющие бактерии) и химикатов.

Будучи производителем брома и калия с низкими издержками, компания имеет все возможности справиться даже с низкими ценами на удобрения, делая ставку на новые инновационные решения для обеспечения роста в будущем.

Также может быть полезен растущий спрос на антипирены, даже до того, как на рынке появятся одноэтапные методы обработки, подобные описанным в этой статье.

Ссылка на исследование:

^{1. Монтемайор, МД, Родригес-Мелендес, Д., Смит, ДЛ, Вест, Н.А., Пален, Б., Чанг, Э., Моран, А.В. и Грюнлан, Дж.К. (2024). Полиэлектролитный комплекс антипирена, индуцированный испарением, для хлопка. Прикладные полимерные материалы ACS. https://doi.org/10.1021/acsapm.4c02937}