Feuerschutzgel revolutioniert den Brandschutz bei Waldbränden

Die Auswirkungen des Klimawandels verstärken Waldbrände und verlängern deren Dauer. In jüngster Vergangenheit verwüsteten Feuerkatastrophen Wohngebiete und zerstörten wichtige Infrastrukturen – etwa in Griechenland oder Kalifornien. Die Ereignisse forderten nicht nur Menschenleben, sondern raubten vielen ihre Existenzgrundlage. Darüber hinaus vernichten sie ganze Ökosysteme und schwächen die wirtschaftliche Stabilität betroffener Regionen.

Angesichts dieser alarmierenden Entwicklung sind innovative Lösungsansätze zur Waldbrandbekämpfung und zum Schutz gefährdeter Gebiete dringend vonnöten. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Stanford-Universität präsentieren nun eine vielversprechende Innovation: ein neuartiges Feuerschutzgel. Es lässt sich auf Gebäude und gefährdete Infrastrukturen aufsprühen und verhindert deren Entzündung bei Waldbränden. Die am 21. August in „Advanced Materials“ publizierten Forschungsergebnisse belegen die überlegene Wirksamkeit und Langlebigkeit des neu entwickelten Gels im Vergleich zu den bisherigen Produkten.

Eric Appel, Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen an der School of Engineering, betont die Vorteile des neuen Feuerschutzgels. Im Gegensatz zu klassischen Feuerschutzgelen, die unter typischen Waldbrandbedingungen innerhalb von 45 Minuten austrocknen, ermöglicht das neue Gel einen deutlich längeren Schutz. Es kann frühzeitig aufgetragen werden und behält seine Wirksamkeit bis zum Eintreffen des Feuers bei.

Das Feuerschutzgel besteht aus superabsorbierenden Polymeren, ähnlich dem saugfähigen Material in Einwegwindeln. Nach dem Auftragen quillt es zu einer gallertartigen Substanz auf und bildet einen dicken, feuchten Schutzschild. Allerdings stellen die extremen Bedingungen bei Waldbränden –  Temperaturen bis 100 Grad, starke Winde und null Prozent Luftfeuchtigkeit –  eine besondere Herausforderung dar, da selbst das im Gel gebundene Wasser schnell verdunstet.

Neue Technologie bekämpft Waldbrände effektiv

Das von Appel und seinen Kolleginnen und Kollegen entwickelte Feuerschutzgel überzeugt durch einen zweistufigen Schutzmechanismus. Zunächst bietet das enthaltene Wasser eine erste Schutzschicht. Zusätzlich integriert das Gel Siliziumdioxidpartikel, die bei Hitzeeinwirkung zurückbleiben. Changxin „Lyla“ Dong, Hauptautorin der Studie, erklärt: „Wir haben ein Phänomen entdeckt, bei dem ein weiches, matschiges Hydrogel unter Hitzeeinwirkung nahtlos in ein robustes Aerogel-Schutzschild übergeht, das einen verbesserten und langanhaltenden Schutz vor Waldbränden bietet. Dieser Durchbruch übertrifft die derzeitigen kommerziellen Lösungen und bietet einen skalierbaren Schutz gegen Waldbrände.“ Bei extremer Hitze verdampft das Wasser, die Zellulose verbrennt, und die verbleibenden Siliziumdioxidpartikel formen einen hocheffizienten Isolierschaum. Dieser streut die Wärme und schützt das darunterliegende Material.

Das entstandene Silica-Aerogel zeichnet sich durch eine feste, poröse Struktur aus und ist ein hervorragender Isolator. Ähnliche Materialien finden aufgrund ihrer geringen Dichte und wärmeisolierenden Eigenschaften Anwendung in der Raumfahrt. Auf Sperrholz aufgetragen, widerstand das neue Feuerschutzgel der direkten Flamme eines Gashandbrenners – der wesentlich heißer brennt als ein Waldbrand – für mehr als sieben Minuten, bevor das Holz zu verkohlen begann. Im Vergleich dazu bot ein handelsübliches Gel lediglich 90 Sekunden Schutz. Appel betont: „Herkömmliche Gele verlieren ihre Wirksamkeit beim Austrocknen. Unser Material bildet bei Feuereinwirkung das Silica-Aerogel, das die behandelten Oberflächen selbst nach vollständiger Wasserverdunstung weiterhin schützt. Nach dem Brand lässt sich das Gel problemlos abwaschen.“

Feuerschutzgel: Von der zufälligen Entdeckung zum vielversprechenden Brandschutzprodukt

Die Entwicklung des Feuerschutzgels basiert auf Appels früheren Forschungen zur Waldbrandprävention. Im Jahr 2019 nutzten er und sein Team ähnliche Gele als Trägersubstanz, um Brandhemmer über einen längeren Zeitraum auf Vegetation zu fixieren. Ziel war es, die Entzündung in brandgefährdeten Gebieten zu verhindern. Appel erinnert sich: „Wir experimentierten seit Jahren damit. Aus Neugier trugen wir etwas davon auf ein Holzstück auf und setzten es den Flammen eines im Labor herumstehenden Brenners aus. Überrascht beobachteten wir, wie sich das Gel zu einem Aerogel-Schaum aufblähte – ein faszinierendes Ergebnis.“

Nach dieser zufälligen Entdeckung investierten die Forscherinnen und Forscher mehrere Jahre, um die Formulierung zu optimieren. Das resultierende Feuerschutzgel überzeugt nun durch Lagerstabilität, einfache Anwendung mit Standardgeräten und hervorragende Haftung auf diversen Oberflächen.

Die Komponenten des Feuerschutzgels sind ungiftig und bereits vom U.S. Forest Service zugelassen. Studien belegen zudem ihre leichte biologische Abbaubarkeit durch Bodenmikroben. Appel betont die Sicherheit des Produkts für Mensch und Umwelt. Er blickt optimistisch in die Zukunft: „Möglicherweise sind noch weitere Optimierungen erforderlich, aber ich hoffe, dass wir das Gel im Pilotmaßstab anwenden und bewerten können, damit wir sie zum Schutz kritischer Infrastrukturen bei Bränden einsetzen können.“ Die Entwicklung des neuen Feuerschutzgels markiert einen Fortschritt im Kampf gegen Waldbrände und verspricht, den Schutz von Gebäuden und wichtiger Infrastruktur in gefährdeten Gebieten deutlich zu verbessern.