Investigadores de Stanford han desarrollado un gel potenciador del agua pensado para rociarse sobre hogares e infraestructura crítica para ayudar a evitar que se quemen durante los incendios forestales.
La investigación, publicada en Advanced Materials, muestra que los nuevos geles duran más y son significativamente más efectivos que los geles comerciales existentes.
«En condiciones típicas de incendios forestales, los geles potenciadores del agua actuales se secan en 45 minutos», dijo en un comunicado Eric Appel, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en la Facultad de Ingeniería, quien es el autor principal del artículo. «Hemos desarrollado un gel que tendría una ventana de aplicación más amplia (se puede rociar más adelante del incendio y aún así obtener el beneficio de la protección) y funcionará mejor cuando llegue el incendio.
Los geles potenciadores del agua están hechos de polímeros superabsorbentes, similar al polvo absorbente que se encuentra en los pañales desechables. Mezclados con agua y rociados sobre un edificio, se hinchan hasta convertirse en una sustancia gelatinosa que se adhiere al exterior de la estructura, creando un escudo de espeso y húmedo. Pero las condiciones en las proximidades de un incendio forestal son extremadamente secas: las temperaturas pueden estar cerca de los 100 grados, con vientos fuertes y cero por ciento de humedad, e incluso el agua atrapada en un gel se evapora bastante rápido.
En el gel diseñado por Appel y sus colegas, el agua es solo la primera capa de protección. Además de un polímero a base de celulosa, el gel contiene partículas de sílice, que quedan atrás cuando los geles se someten al calor. «Hemos descubierto un fenómeno único en el que un hidrogel suave y blando se transforma sin problemas en un escudo de aerogel robusto bajo el calor, ofreciendo una protección mejorada y duradera contra los incendios forestales. Este avance respetuoso con el medio ambiente supera las soluciones comerciales actuales, ofreciendo una defensa superior y escalable contra los incendios forestales», dijo el autor principal del estudio, Changxin Dong.
«Cuando el agua hierve y toda la celulosa se quema, nos quedamos con las partículas de sílice reunidas en una espuma», dijo Appel. «Esa espuma es altamente aislante y termina dispersando todo el calor, protegiendo completamente el sustrato debajo de ella».
El sílice forma un aerogel, una estructura sólida y porosa que es un aislante especialmente bueno. Se utilizan aerogeles de sílice similares en aplicaciones espaciales porque son extremadamente ligeros y pueden evitar la mayoría de los métodos de transferencia de calor.
Los investigadores probaron varias formulaciones de su nuevo gel aplicándolos a piezas de madera contrachapada y exponiéndolos a la llama directa de un soplete de gas, que arde a una temperatura considerablemente más alta que un incendio forestal. Su fórmula más eficaz duró más de 7 minutos antes de que la placa comenzara a carbonizarse. Cuando probaron de la misma manera un gel potenciador del agua disponible en el mercado, protegió la madera contrachapada durante menos de 90 segundos.
«Los geles tradicionales no funcionan una vez que se secan», dijo Appel. «Nuestros materiales forman este aerogel de sílice cuando se exponen al fuego que continúa protegiendo los sustratos tratados después de que se haya evaporado toda el agua. Estos materiales se pueden lavar fácilmente una vez que el fuego se ha apagado».
