Schutz vor Flammen: Wie Stanford-Gel Waldbrände effizienter abwehrt
Forschende der Stanford University haben ein neuartiges Gel entwickelt, das auf Häuser und Infrastruktur gesprüht werden kann, um sie vor Waldbränden zu schützen. Dieses Gel hält wesentlich länger und bietet besseren Schutz als bisherige Produkte, indem es sich bei Hitze in ein besonders isolierendes Aerogel verwandelt.
Feuerfeste Innovation: Stanford-Forscher entwickeln Gel gegen Waldbrände.
Foto: PantherMedia / nilaya
Jeden Sommer ereignen sich auf der ganzen Welt die gleichen schrecklichen Naturkatastrophen: Waldbrände, die häufig durch menschliches Versagen ausgelöst werden. Diese Brände stellen eine erhebliche Gefahr für Mensch und Umwelt dar. Bisher wird jedoch meist erst dann eingegriffen, wenn die Flammen bereits lodern.
Doch jetzt haben Forschende der Stanford University ein spezielles Gel entwickelt, das auf Häuser und wichtige Infrastrukturen gesprüht werden kann, um sie vor Waldbränden zu schützen. Die in Advanced Materials veröffentlichte Studie , zeigt, dass dieses neue Gel viel länger hält und deutlich besser wirkt als die bisherigen Gels.
„Unter typischen Waldbrandbedingungen trocknen die aktuellen wasserverstärkenden Gels in 45 Minuten aus“, erklärt Eric Appel, außerordentlicher Professor für Materialwissenschaft und -technik an der School of Engineering und Senior-Autor der Studie. „Wir haben ein Gel entwickelt, das ein breiteres Anwendungsfenster hat – man kann es weiter im Voraus vor dem Brand auftragen und erhält dennoch den Schutzvorteil – und es funktioniert besser, wenn das Feuer kommt.“
Ähnlich wie das Pulver in Windeln
Wasserverstärkende Gels bestehen aus Materialien, die viel Wasser aufnehmen können, ähnlich wie das Pulver in Windeln. Wenn man sie mit Wasser mischt und auf ein Gebäude sprüht, bilden sie eine dicke, nasse Schicht, die das Gebäude schützt. Bei einem Waldbrand sind die Bedingungen jedoch so trocken und heiß, dass selbst das Wasser im Gel schnell verdunstet.
In dem von Appel und seinen Kollegen entwickelten Gel sei Wasser nur die erste Schutzschicht. Neben einem cellulosischen Polymer enthalte das Gel auch Siliciumdioxidpartikel, die bei Hitzeeinwirkung zurückblieben. Wie die Autoren der Studie erklären, haben sie ein einzigartiges Phänomen entdeckt, bei dem sich ein weiches, nachgiebiges Hydrogel unter Hitzeeinwirkung in einen robusten Aerogel-Schild verwandelt und so einen verbesserten und lang anhaltenden Schutz vor Waldbränden bietet. Dieser umweltfreundliche Fortschritt übertreffe aktuelle Lösungen und biete einen überlegenen, skalierbaren Schutz gegen Waldbrände.
Appel fügte hinzu, dass, wenn das Wasser verdampfe und die Cellulose verbrenne, die Siliciumdioxidpartikel als Schaum zurückbleiben würden. Dieser Schaum sei hochisolierend.
Hervorragende Isolierung durch Siliciumdioxid
Mit anderen Worten: Das Siliciumdioxid verwandelt sich in ein Aerogel – eine feste, poröse Substanz, die hervorragende Isolierung bietet. Solche Siliciumdioxidaerogele werden auch in der Raumfahrt eingesetzt, weil sie extrem leicht sind und nahezu alle Methoden der Wärmeübertragung blockieren können.
Die neuen Gels basieren auf Appels früheren Forschungen zur Waldbrandprävention. Bereits 2019 hatten Appel und sein Team ähnliche Gele eingesetzt, um Flammschutzmittel über mehrere Monate auf Pflanzen zu halten.
Gel für Bäume
Damals haben die Forscher der Stanford Universität ein Gel entwickelt, das auf Bäume aufgetragen wurde, um zu verhindern, dass diese Feuer fangen. Die gelartige, klebrige Flüssigkeit auf Zellulosebasis sollte wie ein Film die Bäume vor Flammen schützen. Obwohl sie Wasser enthält, ist das Gel nicht wasserlöslich.
Der Hauptautor der Studie war ebenfalls Eric Appel. Er erklärte, dass das Gel der Feuerwehr dabei helfen könnte, Waldbrände präventiv zu verhindern. Der entscheidende Vorteil des Gels sei, dass es nahezu jeder Witterung standhalte und umweltfreundlich sei.
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