Il cambiamento climatico crea condizioni più calde e secche e stiamo assistendo a stagioni degli incendi più lunghe con mega incendi boschivi sempre più frequenti e catastrofici che distruggono case e infrastrutture, causano vittime umane e perdita di mezzi di sostentamento delle persone che vivevano nelle aree colpite, mentre danneggiano natura, biodiversità ed economia. Scienziati e gestori del territorio sono alla ricerca di nuove soluzioni per combattere gli incendi boschivi e proteggere le aree abitate dai danni.
Lo studio “Water-Enhancing Gels Exhibiting Heat-Activated Formation of Silica Aerogels for Protection of Critical Infrastructure During Catastrophic Wildfire”, pubblicato su Advanced Materials da un team di ricercatori della Stanford University e della California Polytechnic State University, ha sviluppato un gel che migliora l'acqua e che potrebbe essere spruzzato su case e infrastrutture critiche per impedire che brucino durante gli incendi. La ricercadimostra che i nuovi gel durano più a lungo e sono significativamente più efficaci dei gel commerciali esistenti.
L’autore senior dello studio, Eric Appel , della School of Engineering della Stanford, spiega che «In condizioni tipiche di incendi boschivi, gli attuali gel che migliorano l'acqua si seccano in 45 minuti. Abbiamo sviluppato un gel che avrebbe una finestra di applicazione più ampia: è possibile spruzzarlo prima rispetto all'incendio e ottenere comunque il beneficio della protezione, e funzionerà meglio quando scoppierà l'incendio».
Alla Stanford evidenziano che «I gel che migliorano l'acqua sono fatti di polimeri super assorbenti, simili alla polvere assorbente che si trova nei pannolini usa e getta. Mescolati con acqua e spruzzati su un edificio, si gonfiano in una sostanza gelatinosa che si attacca all'esterno della struttura, creando uno spesso scudo umido. Ma le condizioni nelle vicinanze di un incendio boschivo sono estremamente secche: le temperature possono essere vicine ai 100 gradi, con forti venti e zero percento di umidità, e persino l'acqua intrappolata in un gel evapora abbastanza rapidamente».
Nel gel progettato dal team statunitense l'acqua è solo il primo strato di protezione. Oltre a un polimero a base di cellulosa, il gel contiene particelle di silice, che rimangono quando i gel sono sottoposti a calore. ha L’autrice principale dello studio, Changxin "Lyla" Dong del Department of Materials Science & Engineering, della Stanford, spiega a sua volta che «Abbiamo scoperto un fenomeno unico in cui un idrogel morbido e viscoso si trasforma senza soluzione di continuità in uno scudo di aerogel robusto sotto il calore, offrendo una protezione dagli incendi boschivi migliorata e duratura. Questa svolta ecologica supera le attuali soluzioni commerciali, offrendo una difesa superiore e scalabile contro gli incendi boschivi».
Appel aggiunge: «Quando l'acqua bolle e tutta la cellulosa brucia, ci ritroviamo con le particelle di silice assemblate in una schiuma. Quella schiuma è altamente isolante e finisce per disperdere tutto il calore, proteggendo completamente il substrato sottostante»".
La silice forma un aerogel, una struttura solida e porosa che è un isolante particolarmente valido. Aerogel di silice simili sono utilizzati nelle applicazioni spaziali perché sono estremamente leggeri e possono impedire la maggior parte dei metodi di trasferimento di calore.
I nuovi gel si basano sul precedente lavoro di prevenzione degli incendi boschivi di Appel. Nel 2019, Appel e i suoi colleghi hanno utilizzato questi stessi gel come veicolo per trattenere i ritardanti di fiammanelle arre naturali sulla vegetazione per mesi alla volta. La formulazione puntava ad aiutare a prevenire gli inneschi di fiamme nelle aree soggette a incendi boschivi.
I ricercatori hanno testato diverse formulazioni del loro nuovo gel applicandole a pezzi di compensato ed esponendoli alla fiamma diretta di una fiamma ossidrica, che brucia a una temperatura notevolmente più alta di un incendio. La loro formulazione più efficace è durata più di 7 minuti prima che la tavola iniziasse a carbonizzare. Quando hanno testato nello stesso modo un gel acquoso disponibile in commercio, ha protetto il compensato per meno di 90 secondi.
Appel conclude: «I gel tradizionali non funzionano una volta che si seccano. I nostri materiali formano questo aerogel di silice quando sono esposti al fuoco che continua a proteggere i substrati trattati dopo che tutta l'acqua è evaporata. Questi materiali possono essere facilmente lavati via una volta spento il fuoco».
