Der Stanford-Materialwissenschaftler Eric Appel wollte die Menschen nicht vor Waldbränden, sondern vor Krankheiten retten. Normalerweise arbeitet er an der Entwicklung von Gelen, die Medikamente in den menschlichen Körper befördern können. Wenn Sie also einem Patienten beispielsweise Antikörper zur Abwehr einer HIV-Infektion geben möchten, injizieren Sie ihm ein Gel, das mit dem Material beladen ist und bei dem der Patient möglicherweise ein Jahr lang verbleibt. Theoretisch können Sie eine Epidemie besser bekämpfen, wenn sie in einer Risikopopulation weit verbreitet ist.
Erst als Appels Schwager - Jesse Acosta, ehemals Brandschutzförster für den Bundesstaat Hawaii, jetzt bei Cal Poly San Luis Obispo - sagte, hey, wie wäre es damit, diese Gele mit Flammschutzmitteln zu beladen und diese auf den Körper aufzutragen? ist Mutter Natur? Das wäre dasselbe rote Zeug, das Sie sehen, wenn Flugzeuge auf Waldbrände fallen, was effektiv, aber flüchtig ist: Das Material wird im Wind weggeblasen oder in einem Regensturm abgewaschen, was bedeutet, dass Sie einen Bereich langfristig nicht proaktiv behandeln können, um mehr zu sein feuerfest.
Aber mit einem neuartigen (und umweltfreundlichen) Gel bewaffnet, haben Appel und seine Kollegen genau das getan. Heute schreiben sie in den Proceedings der National Academy of Sciences, wie ihre Gänsehaut als Trägermedium fungieren kann, um Vegetation mit Flammschutzmittel zu beschichten und dort für die gesamte Feuersaison aufzubewahren. Wenn es weit verbreitet eingesetzt wird (Appel hat ein Start-up gegründet, um es zu vermarkten), könnte es zu einer Art Impfstoff gegen Waldbrände werden, der auf Straßen und Versorgungsinfrastrukturen angewendet wird, auf denen 84 Prozent der 300.000 Brände in Kalifornien im letzten Jahrzehnt gezündet haben.
"Das Komische ist, dass die technischen Anforderungen für die Abgabe eines Arzneimittels in einem Körper über einen sehr langen Zeitraum ziemlich ähnlich sind wie die technischen Anforderungen für die monatelange Aufrechterhaltung eines feuerhemmenden Mittels auf der Zielvegetation", sagt Appel. "Es muss sicher sein, es muss absolut ungiftig sein, es darf die Funktion des Dings, das Sie einkapseln, nicht beeinträchtigen."
Die Hauptkomponenten des Gels sind Cellulosepolymere (aus Pflanzenmaterial gewonnen) und kolloidale Siliciumdioxidpartikel, die chemisch mit Sand identisch sind. "Was passiert, ist die Vernetzung der Polymere zwischen den Partikeln - ich bezeichne sie oft als eine Art molekularen Klettverschluss", sagt Appel. Die Polymere bilden Brücken zwischen den Partikeln und bilden eine gelatineartige Struktur.
Ein typisches feuerhemmendes Mittel, das wie das anorganische Salz Ammoniumpolyphosphat oder APP aus einem Flugzeug gefallen ist, haftet an der Oberfläche der Vegetation und bindet sich an Kohlenstoff, wodurch eine brennbeständige Verkohlungsschicht entsteht. Wenn APP brennt, produziert es Wasser, das hilft, die Flammen zu löschen. Das Problem ist jedoch, dass APP nicht lange an der Vegetation haften bleibt und daher nur zur Bekämpfung von Bränden verwendet wird, nicht als weit verbreitetes Prophylaktikum, um diese zu verhindern.
Aber durch das Mischen von APP mit diesem neuen Gel konnten die Forscher 50 Prozent mehr des feuerhemmenden Mittels erhalten, um an der Vegetation zu haften. Darüber hinaus stellten sie fest, dass die Zubereitung auch dann noch funktionierte, wenn sie einem halben Zoll Regen ausgesetzt war. In von CalFire überwachten Feldversuchen weigerte sich das mit dem Gel behandelte Gras, sich zu entzünden.
„Nur die Tests aus erster Hand zu beobachten, hat ein Brennstoffbett geschaffen, das nicht brennt“, sagt Alan Peters, Leiter der CalFire-Abteilung in San Luis Obispo. „Die Schaffung eines nicht brennbaren Materialbereichs wäre daher offensichtlich für eine Vielzahl von Anwendungen in Wohngebieten oder an Straßenrändern geeignet.“Insbesondere in steilen Gefällen, in denen Sattelzugmaschinen und andere schwere Fahrzeuge mit Überhitzung zu kämpfen haben, ist bei CalFire eine hohe Anzahl von Bränden zu verzeichnen, ziehen Sie vorbei und setzen Sie die Bürste mit ihrem Fahrgestell in Brand. Und weil die Forscher das Gel so konzipiert haben, dass es mit Standardgeräten wie Hydroseedern versprüht werden kann, die normalerweise verwendet werden, um eine Dünger- und Saatgutsuspension auf renovierte Straßenränder zu sprühen, um die Vegetation wiederherzustellen, wäre die Anwendung ein geringer Auftrieb.
Die Lebensdauer des Gels passt perfekt zu Kaliforniens einzigartigem Brandproblem. Die größten Brände des Staates wüten im Herbst vor den ersten Regenfällen, wenn saisonale Winde durch den Staat ziehen und die Flammen mit unglaublicher Geschwindigkeit durch trockene Bürsten schieben. Sobald der Regen kommt, lässt die Bedrohung nach. Die Idee mit dem feuerhemmenden Gel wäre, vor dem Sommer zu sprühen und es zu vergessen. Nur ein guter Regen wird es wegspülen, und sobald dies passiert, brauchen Sie das Gel nicht mehr, da die Vegetation jetzt gut mit Feuchtigkeit versorgt ist.
Natürlich könnten Sie sich Sorgen über die Toxizität machen, aber dieses Zeug ist umweltfreundlich, sagt Appel. Die Kieselsäurekomponente ist im Wesentlichen Sand, und die Cellulose ist aus pflanzlichem Material, das Sie möglicherweise auch in Gleitmitteln und Kosmetika für zusätzliche Viskosität finden. Die Forscher gingen weiter mit Toxizitätstests mit Bakterien. Es ist besonders wichtig, dass das Zeug nicht aerob abgebaut wird - das heißt, Bakterien ernähren sich davon und verbrauchen Sauerstoff. Wenn ein Haufen des Materials in einen Fluss gespült wird, wollen Sie keinen Ausbruch von Bakterien, die ihrerseits den gesamten Sauerstoff aus dem Wasser saugen und die dort befindlichen Organismen töten. Während das Gel im Labor überprüft wird, werden wir wahrscheinlich weitere Sicherheitstests vor einer umfassenden Bereitstellung wünschen.
