Yangına karşı katı köpük
Rus kimyacıları yangınla mücadelede nasıl devrimci oldular?
Yangınla mücadele karmaşık ve sorumlu bir alandır ve bu alanda teknolojilerin ne kadar yavaş geliştiğini görmek daha da şaşırtıcı görünmektedir. Kullanımı bir asırdan daha önce başlayan söndürme köpükleri, geçmiş zaman içerisinde çok az değişmiştir - ancak belki de bu alanda gerçek bir devrim başlayacaktır. Her durumda, ITMO Üniversitesi ve STK “SOPOT” un Petersburg kimyagerlerinin yeni gelişimi, fikirden çevre güvenliğine kadar her yönden devrimci görünüyor. ITMO Üniversitesi'ndeki “İleri Malzemelerin ve Teknolojilerin Çözüm Kimyası” Laboratuvar Başkan Yardımcısı Alexander Vinogradov, Rusya Gezegeninin sorularını yanıtladı.
- Alexander, yeni bir yangın söndürme köpüğü yaratma fikri nereden geldi? Kimya derslerinden, iş emrinden veya başka bir şeyden mi?
- Yangın söndürme malzemeleri pazarındaki mevcut durum hakkında biraz bilgi sahibi olmanız gerekecektir. Bu tür malzemeler her zaman üç ana parametrede değerlendirilmelidir: katı ve sıvı yanıcı malzemeler de dahil olmak üzere çeşitli malzemelerin söndürülmesinin etkinliği ve çok yönlülüğü; köpüğün kendisinin maliyeti; Sonunda, uygulamanın çevre güvenliği. Tüm bu parametreleri kompleksin içinde analiz edersek, pazarın kendisinin çok büyük olduğunu göreceğiz, fakat aynı zamanda seçim açısından da oldukça zayıf. Dünyada pek çok evrensel, etkili ve güvenli yangın söndürme köpüğü yoktur.
Bu konuda Rusya çok ilginç bir pazar. En büyük tüketicilerimiz olan petrol ve gaz devleri, ABD'den tedarik edilen ve flor içeren sentetik donlara (AFFF) dayalı karışımlarla çalışmak üzere tasarlanan yangın söndürme ekipmanı ve teknik ekipmanını kullanıyor. Aslında, tutuşturma kaynağını lokalize etme ve ortadan kaldırma yeteneği, AFFF, benzer tüm ilaçlar arasında en etkili olanıdır. Öte yandan, aynı Amerika'da bitmiş olarak veya hammadde şeklinde satın alınması gerekiyor. Ve en önemlisi, AFFF çevre üzerinde toksik ve son derece olumsuz etki.
Doğadaki yarı ömürleri en az 40 yıldır. Bitkilerde ve hayvanlarda yarı ayrışan florosentetik ürünler toplanır, insan vücuduna girer. Kısacası, AFFF bazlı köpüklerin kullanılması mümkün değildir; ancak, artıkların kullanımı ve ekosistemlerin restorasyonu konusunda bir takım önlemler alınmadığı sürece.
Bu nedenle, birkaç yıl önce hem ABD'de hem de Avrupa'da florosentetik ilaçların kullanımını yasaklayan bir sözleşme kabul edildi. AFFF kullanımı hemen hemen her yerde durdurulur ancak Rusya'da hala izin verilir. Ülkelerin geri kalanında AFFF'yi yasaklayan bir yol izlemişlerdi, orada da benzer ilaçlar kullanıyorlar - eğer etkili olmasalar da, çok tehlikeli değiller.
Bu yüzden, geçen yıl ITMO'da laboratuvarımızı açtığımızda ve SOPOT şirketi ile tanıştığımızda, görev neredeyse kendiliğinden ortaya çıktı. En büyük yangın söndürme aracı üreticisi ve köpük üreten cihazların üretiminde lider olan bu şirket, yalnızca Rusya'da değil aynı zamanda Çin ve Küba'da bazı dış pazarlarda da faaliyet gösteriyor. Bu alanda yeni teknolojiler geliştiren ve uygulayan kendi kadrolarına sahiptirler.
Bununla birlikte, SOPOT kendi donukgil preparatlarını geliştirmez ve üretmez. Bu nedenle, kimya ekibimiz bu şirketin meslektaşlarıyla konuştuğunda, mevcut tüm şişirme ajanlarının - ve bunların üretimlerinin 100 yıldan daha uzun bir süredir devam ettiğini - organik maddelerin türevleri olduklarını hemen fark ettik.
Termodinamik açısından, karbon - karbon, karbon - hidrojen ve organik bileşiklerde bulunan diğer bağlar yüksek sıcaklıklarda dengesizdir. 300 ° C'nin üzerinde ısıtıldıklarında sağlam kalmaları imkansızdır, ancak bu anlamda inorganik maddeler çok daha fazla özgürlük verir. Bu yüzden inorganik köpüğü deneme fikri neredeyse hemen ortaya çıktı.
- Bu köpük nasıl görünüyor? Nasıl biri?
“Materyalimiz, en yaygın köpürme ajanı, artı köpüğün kürlenmesini sağlayan ve onu seramik bir faza dönüştüren silika nanoparçacıklarına dayanan yeni bir bileşimden oluşan iki bileşenlidir.
Silika, herkesin bildiği gibi, örneğin kuvars biçiminde bilinen yaygın bir silikon oksittir (IV). Parçacıkları birkaç saniye içinde polimerize olabilir (bu zamanı 5'ten 30 saniyeye kadar değiştirebiliriz) ve köpüğü herhangi bir yanma yüzeyine tam olarak yapışmaya zorlayabilir. Deneyler, köpüğümüzün normal cilalı cam üzerine sabitlenebileceğini ve sertleştiğini, yüzeyi yangından ve yüksek sıcaklıklardan güvenilir şekilde izole eden gözenekli bir seramik sünger gibi bir şeye dönüşebileceğini göstermiştir. Bu türden hiçbir şey kendisine yakın teklif edilmedi ve kimse bu tür bir şey yapmadı.
Bu köpükle yangın söndürmenin etkinliğini anlamak kolaydır. Odanızın yandığını ve köpüğün üzerine sıradan duvar ve tavan döktüğünüzü hayal edin. Köpük hızlı bir şekilde aşağı doğru akar, dikey yüzeylerde% 5 fazla kalmaz ve bu yüzeyleri söndürseniz bile, kısa sürede tekrar yanma riski vardır. İtfaiyeciler binayı tekrar tekrar dökmek zorundadır. Buradaki sertleşme etkisi kilit bir rol oynayabilir.
- Böyle katı bir köpük oluşum süreci nasıl?
- Hayal edin: çok sayıda hava dolu kabarcığın köpük oluşumundan sorumlu ilk bileşene sahibiz. İkinci bileşen, yanma yüzeyine uygulanmadan hemen önce birinciye enjekte edilir ve köpüğü sertleştirir.
Böylece köpük, sıcaklığı tekrar tekrar kendi değerini aştığı yanan nesneye girer. Sonuç olarak, onu sert bir şekilde soğutur - piroliz aşamasının altındaki bir sıcaklığa - ve birkaç saniye sonra sertleşerek yeniden tutuşmanın gelişmesini önler. Kabaca söylemek gerekirse, yanan nesneyi "seramik bir kaplama" ile sarıyoruz. Aynı AFFF ile karşılaştırıldığında, verimliliğimiz 20 süresinden daha fazladır.
Çok büyük sıcaklıklar nedeniyle saniyeler içinde buharlaşan geleneksel köpüklerin aksine, köpürtülmüş silisimiz çökmez. Su buharlaştığında, amorf silika parçacıklarının kristalleşmesi sadece yoğunlaşır, kristal çerçeve sıkışır - ve endüstriyel fırındaki bir tuğla gibi köpük sadece daha güçlü hale gelir ve daha güvenilir bir şekilde hedefimizi korur.
- Ama böyle bir su verme sonucu ne olacak? Yanmıyor, genel olarak işe yaramaz katı köpük yumru mu?
“Katılaşma hakkında konuşsak da, polimerize köpük kelimesi hane anlamında katı değil. Aksine, prensip olarak yüzeyden çıkarılabilecek bir jele benzer. Konuyla ilgili olarak, ilk yağmur yağana kadar bir veya iki hafta sürebilir. Bu köpük suyun emilmesi için güçlü bir kabiliyete sahiptir, bu nedenle onu emmiş, yumuşatır ve kolayca mekanik tahribata maruz kalır. Sonuç olarak, bir kez drenaj veya kanalizasyon sisteminde bile uzun süre dayanmayacak ve 100 - 150 nm çapındaki silika parçacıklarına parçalanacaktır.
- Ve bu parçacıkların kendilerinin toksik özellikleri yok mu?
- Silika - malzeme son derece dayanıklı ve kimyasal olarak etkisizdir, güvenilirliği defalarca kanıtlanmıştır. ABD Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) ve bulguları büyük ölçüde Sağlık Bakanlığımız tarafından yönlendirilen Avrupa İlaç Ajansı (EMEA), yalnızca intravenöz ve intramüsküler silisin kullanılmasını yasaklamaktadır. Ancak sözlü olarak tamamen güvenlidir. Muhtemelen Enterosgel gibi popüler bir ilacı biliyorsunuz? Silika nanopartiküllerden oluşur.
Genel olarak, dünyada ilk kez bu tür ilaçlar için birinci sınıf biyobozunurluk sınıfına uygunluk sertifikası almayı çoktan başardık. Bu tür bir sertifikanın daha doğru bir şekilde “biyouyumluluk sertifikası” olarak adlandırılacağına dikkat çekmeye değer olsa da: doğada bulunan silika parçacıkları ayrışmayacak, yalnızca çevreye ve dolayısıyla çevreye zarar vermeden mikroorganizmalar tarafından emilir ve taşınırlar.
- Görünüşe göre, böyle bir silis köpüğü kullanımında herhangi bir kısıtlama beklenmiyor mu?
- Kesinlikle! Ve bu onun en büyük değerlerinden biri. Çok uzun zaman önce Surgut'ta hazırlığımızın keçe şeritlerinin oluşturulması için kullanımı ile ilgili testler yaptık. Şimdi bu amaç için oldukça ucuz olarak kabul edilen fosfat bazlı ürünler kullanmak. Ancak, fosfatlar suda çözünürdür, bu nedenle yağmur ve toprak nemi ile kolayca taşınırlar. Ayrıca, fosfatlar önemli gübrelerdir, ormanda hızlı bir şekilde geri dönüştürülmüş bitkilerdir. Bu nedenle, böyle bir grup oluşturulduktan sonra uzun sürmeyecek.
Testlerimiz "sertleşen köpük" kullanımına sahip bariyerin ormandaki yangını lokalize etmenize ve yangının yayılmasını önlemeye daha uzun sürdüğünü gösterdi: böyle bir bariyer ile birkaç metre genişliğinde hiçbir yangın "atlamaz". İdeal olarak, itfaiyecilerin olay yerine varmak, ekipmanı teslim etmek ve yangınla mücadele düzenlemek için iki haftaya kadar vakti olacak.
- Yangın söndürücü köpük dağıtmada rolünüz nasıl dağıldı? Kararların hangi kısmını aldın, ITMO kimyacıları ve hangisi - "Sopot" şirketinin geliştiricileri?
- Elbette, kimyasal sorunların çözümü ile daha fazla ilgilenmemize rağmen, emeğin katı bir bölümü yoktu, çünkü bu bizim profilimiz. Teknolojik kısımda daha çok yoğunlaştı, bu da çok sayıda sorun buldu.
Teknolojik adaptasyonun sertleşme köpükleri üretme olasılığı için kilit bir konu haline geldiği not edilebilir. Bu nedenle Rusya'da köpük üreten cihazlar yaratma ve büyük deneysel bir deneyime sahip olan alanında lider olan NPO SOPOT, ortaya çıkan tüm sorunları çözerek sertleşen köpüklerin üretilmesi için cihazların kararlı çalışmasını sağladı. 90% başarısının bu araştırmayı sipariş eden şirketin elinde olduğunu ve bugün teknolojinin telif hakkı sahibi olduğunu söylemek doğru olur.
Genel olarak konuşursak, pek çok zor "önemsememe" vardı, bu kadar çabuk çözülmeleri bile şaşırtıcı. Sadece 26 Kasım, 2014, fikrimizin ilk tartışması gerçekleşti - ve Mart 15'a patent başvurusu gönderildi. Mayıs ayında gelişme, Moskova'daki "Entegre Güvenlik" sergisinde Acil Durum Bakanı Vladimir Puchkov ve Belarus ve Moğolistanlı meslektaşlarına gösterildi. Zaten Haziran ayında orman çitleri özel olarak dönüştürülmüş bir MT-LB (hafif zırhlı çok amaçlı taşıyıcı - RP) kullanılarak test edildi.
- Bunun devamı nedir? hikayeler?
- Pazar devasa, potansiyel çılgınca, kesinlikle söyleyebilirim. Ve iş açısından, gelişimimize olan ilgi çok büyük. Madenlerdeki ve petrol yükleme istasyonlarındaki yangın söndürme gibi özel uygulamalar için böyle iki bileşenli bir köpüğün kullanımı için öneriler vardır.
Bildiğim kadarıyla, “Sopot” şirketinde, bu buluşun umutları çok ciddiye alındı. Özel bir kimya laboratuarı zaten donatıldı, bir yangın testi kapsülü oluşturuldu, yeni gelişmeler devam ediyor ve her iki bileşenin üretimine başlandı. Ama bununla ilgimiz yok.
Bizim görevimiz ticaret değil. Bilim yapıyoruz ve laboratuvarımızın ana odağı, bazıları hızlı bir şekilde pratik ve pratik çözümlere dönüştürülebilen temel araştırma. Bu tam olarak yaptığımız şey: iki bileşenli sertleştirme köpüğü pratik gelişmelerimizden yalnızca biri değil.
Yakın gelecekte, kendi girişimimiz olan InnoColloids'i kaydetmeyi planlıyoruz; holografiden ilaca ve güneş enerjisine kadar en geniş uygulama alanını bulabilen yenilikçi kolloidal maddelerin piyasaya sürülmesini sağlayacak. Bir şey için söz vermek zor, ama bence sadece bir bomba olacak: Artık sıvı kristallerin parlaklığını ciddi bir çaba göstermeden% 20 oranında artırabileceğimizi söyleyebilirim, nano yapıları basmak için yeni bir teknoloji önerebilir, benzersiz non-invaziv biyosensörler ... Tamamen dış pazarlara odaklı bir proje olacak. Ancak bu başka bir konuşma için bir konudur.
Abone olun ve en son haberler ve günün en önemli olaylarından haberdar olun.