Extincteur local biodégradable

Extincteur local biodégradable

Vous trouverez ci-dessous une formule de laboratoire initiale pour des essais pilotes. Son utilisation directe sur un feu de forêt est déconseillée tant que sa toxicité, sa corrosivité, sa stabilité et son efficacité n'auront pas été testées et que les autorisations nécessaires n'auront pas été obtenues.

1. Formule de base recommandée

Composition du mélange de travail final

pH cible

7,5–9,0

La composition ne doit pas être trop alcaline, car cela augmente le risque de dommages aux plantes, à la peau, au matériel et à la faune et la flore du sol.

2. Pourquoi le bicarbonate de potassium a-t-il été choisi ?

Le bicarbonate de potassium est un candidat plus approprié qu'un capteur chimique d'oxygène.

Lorsqu'il est chauffé :

absorbe une partie de la chaleur ;

forme de la vapeur d'eau ;

libère du dioxyde de carbone ;

crée des particules contenant du potassium ;

interfère avec les réactions de flamme radicalaires.

Les recherches du NIST montrent que les composés contenant du potassium ont un effet inhibiteur de flamme significatif, et le bicarbonate de potassium s'est historiquement révélé plus efficace que son homologue sodique dans les systèmes d'extinction à poudre sèche.

Réaction de décomposition thermique simplifiée :

2 KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Cependant, le CO₂ libéré doit être considéré comme un mécanisme d'extinction complémentaire et non principal. Sur un versant exposé, le gaz est rapidement dispersé par le vent.

3. Pourquoi la concentration de KHCO₃ est-elle limitée ?

L'augmentation des niveaux de bicarbonate n'entraîne pas toujours une augmentation proportionnelle de l'efficacité.

Une concentration excessive peut entraîner :

cristallisation;

précipitation;

colmatage des injecteurs ;

augmentation de la conductivité électrique ;

brûlage de végétation sensible;

salinisation des sols;

coût élevé ;

problèmes de corrosion.

Pour les tests initiaux, il est raisonnable de commencer par3%, puis comparez les options4 % et 5 %.

4. Matrice biodégradable

épaississant principal

L'hydroxyéthylcellulose ou la carboxyméthylcellulose sont préférées.

Il doit garantir :

rétention d'eau sur la végétation verticale ;

débit lent;

pulvérisation stable ;

absence de longs filaments de polymère ;

la possibilité de laver l'équipement à l'eau.

gomme xanthane

Utilisé à petites doses pour :

empêcher la précipitation du kaolin ;

stabilité du mélange pendant le stockage ;

maintien de la viscosité sous contrainte mécanique.

Une concentration trop élevée rendra le mélange impropre aux injecteurs de drones.

5. Bloc de protection minérale

Kaolin

Après l'évaporation partielle de l'eau, il reste une fine couche minérale.

Fonctions :

réduction du chauffage direct ;

limiter le contact du carburant avec l'air ;

réduire l'inflammabilité de surface ;

Contrôle visuel de l'application.

Vermiculite

La vermiculite est capable de retenir l'eau entre les couches et de former un résidu isolant thermique.

Sa quantité devrait être limitée car elle :

augmente la viscosité ;

a un effet abrasif sur la pompe ;

peut se régler;

nécessite des buses à section de passage accrue.

6. Agent mouillant

Les aiguilles, les feuilles et l'écorce sèches sont souvent difficiles à humidifier avec de l'eau ordinaire.

L'agent mouillant doit :

réduire la tension superficielle ;

aider l'eau à pénétrer dans la litière ;

améliorer le revêtement des feuilles de cire ;

fonctionne à de très faibles concentrations.

Exigences:

Sans PFAS ;

absence de fluorure;

faible toxicité aquatique aiguë ;

biodégradation rapide ;

absence de métabolites persistants ;

absence de mousse importante dans le réservoir.

Important : L’appellation « sans fluor » ne signifie pas nécessairement que le produit est sans danger pour l’environnement. L’EPA signale que certaines mousses sans fluor contiennent de fortes concentrations de tensioactifs hydrocarbonés, qui peuvent également être toxiques pour les organismes aquatiques et les mammifères.

7. Trois versions expérimentales recommandées

Formule A — Brume DREVO BioFire

Pour éteindre rapidement les feux de végétation et les petits feux de surface.

Caractéristiques:

faible viscosité ;

Adapté aux chutes moyennes ;

mouillage rapide ;

résidus minéraux minimums ;

charge en sel relativement faible.

Formule B — Gel DREVO BioFire

La version principale recommandée.

But:

application sur herbe sèche ;

protection des arbustes;

traitement des eaux pluviales ;

création d'une bande humide temporaire ;

suppression de la réinflammation.

Formule C — DREVO BioFire Eco-Light

Pour les zones naturelles sensibles où une charge saline minimale est une priorité.

Cette version sera moins efficace chimiquement, mais potentiellement plus douce pour le sol et la végétation.

8. Option sans tensioactifs synthétiques

Pour les zones particulièrement sensibles, vous pouvez tester un mélange sans tensioactif :

eau;

bicarbonate de potassium ;

hydroxyéthylcellulose ;

xanthane;

kaolin;

vermiculite.

Défauts:

Les aiguilles et les feuilles cireuses s'humidifient moins facilement ;

pénétration plus lente ;

roulement possible des gouttes ;

Un taux d'application plus élevé sera nécessaire.

Cette option devrait absolument être incluse dans les tests comparatifs.

9. Que vaut-il mieux ne pas inclure dans la formule de base ?

Phosphate d'ammonium

Il est efficace comme retardateur de flamme à longue durée d'action, mais dans l'environnement naturel, il crée une charge d'azote et de phosphore.

Non recommandé pour la formule éco de base à proximité de :

ruisseaux;

ressorts;

acier;

bassins de captage d'eau potable;

communautés végétales rares.

Le Service des forêts des États-Unis distingue les retardateurs de flamme à long terme, les mousses et les agents améliorants à base d'eau et les évalue en fonction d'exigences distinctes en matière de performance et de risques environnementaux.

Chlorures

Déconseillé pour les raisons suivantes :

corrosion;

salinisation ;

impact sur la végétation ;

conductivité électrique élevée.

Borax et acide borique

Ils peuvent supprimer la combustion, mais sont phytotoxiques lorsqu'ils sont appliqués en grandes quantités et peuvent s'accumuler dans le sol.

silicate de sodium

Crée une bonne couche minérale, mais :

très alcalin ;

peut endommager la végétation ;

durcir rapidement ;

équipement de bloc;

ajouter du sodium.

Composants contenant des PFAS

Devrait être totalement exclu du concept en raison des risques liés à la durabilité et à l'environnement.

10. Technologie de préparation d'un lot pilote

Ordre de mélange

Remplissez le réservoir d'eau jusqu'à environ 70-75 %.

Commencez à remuer modérément.

Disperser lentement l'épaississant cellulosique.

Laisser le mélange s'hydrater complètement.

Ajouter de la gomme xanthane prédispersée.

Dissoudre le bicarbonate de potassium dans une autre partie de l'eau.

Ajouter la solution de bicarbonate dans le réservoir principal.

Ajouter progressivement le kaolin.

Ajouter la vermiculite en remuant continuellement.

Introduire du citrate de potassium.

Ajouter l'agent mouillant en dernier.

Ajouter de l'eau au mélange pour obtenir le poids requis.

Vérifier le pH, la viscosité, la conductivité et la sédimentation.

Passer à travers un filtre correspondant aux injecteurs.

N’ajoutez pas l’épaississant sec directement à la solution saline concentrée, car cela pourrait provoquer des grumeaux et une hydratation incomplète.

11. Paramètres physiques requis

Pour les applications de drones, il est nécessaire d'établir non seulement la composition, mais aussi les caractéristiques de performance.

version à faible viscosité

pompable librement ;

appliqué avec une goutte moyenne ;

ne forme pas de fils ;

Nettoie rapidement les injecteurs.

Version gel

Doit être pseudoplastique :

visqueux au repos ;

se liquéfie dans la pompe et la buse ;

rétablit la viscosité après contact avec la surface.

Tests clés :

viscosité dynamique ;

limite d'élasticité ;

restauration de la structure ;

taille des particules ;

vitesse de sédimentation ;

moussant;

congélation et décongélation.

12. Buses et filtration

Pour un mélange à base de kaolin et de vermiculite, vous aurez besoin de :

pompe à membrane ou pompe résistante aux produits chimiques ;

agitation lente et continue ;

diamètre du canal de la buse augmenté ;

un filtre qui ne retire pas le composant minéral utile ;

système de lavage à contre-courant ;

Circuit d'eau de chasse séparé.

Un aérosol trop fin n'est pas recommandé :

le vent l'emportera ;

Une partie de l'eau s'évaporera dans l'air ;

Les particules minérales peuvent pénétrer dans la zone respiratoire ;

Le revêtement sera irrégulier.

Pour les pentes, une descente dirigée de moyenne ou grande hauteur est préférable.

13. Taux d'application possible

La norme exacte ne peut être déterminée que par des essais au feu.

Pour des tests comparatifs initiaux, vous pouvez explorer :

couverture légère ;

couverture moyenne ;

mouillage complet de la surface ;

Réappliquer après séchage partiel.

Il est important de mesurer non seulement les litres par hectare, mais aussi :

masse du produit par mètre carré ;

masse de KHCO₃ par mètre carré ;

épaisseur de la couche humide ;

durée de rétention d'eau ;

pourcentage de surface couverte.

14. Série de laboratoires obligatoires

Série 1. Concentration de KHCO₃

0%;

1,5%;

3%;

4%;

5%.

Cela permettra de montrer dans quelle mesure l'additif chimique améliore le résultat par rapport au gel seul.

Série 2. Épaississant

0,2%;

0,35%;

0,5%;

0,7%.

Série 3. Résidus minéraux

sans minéraux ;

kaolin;

kaolin + vermiculite.

Série 4. Agent mouillant

sans tensioactifs ;

concentration minimale ;

double concentration.

15. Indicateurs d'essai au feu

Pour chaque composition, les paramètres suivants sont mesurés :

temps d'extinction de la flamme nue ;

température maximale ;

vitesse de refroidissement ;

consommation de mélange ;

profondeur de pénétration ;

durée de rétention d'eau ;

réallumage après 5, 15, 30 et 60 minutes ;

formation de fumée ;

combustion résiduelle ;

état de surface après séchage.

Les éléments suivants sont testés séparément :

herbe sèche;

pin;

feuilles;

branches d'arbustes;

bois;

litière forestière;

souche fumante.

16. Essais environnementaux

Avant toute utilisation en milieu naturel, il est nécessaire de vérifier :

toxicité aquatique aiguë ;

impact sur les algues ;

impact sur les invertébrés ;

germination des semences locales;

croissance des racines ;

respiration du sol;

activité microbiologique ;

conductivité électrique du sol ;

changement de pH ;

lixiviation du potassium;

consommation d'oxygène lors de la décomposition de l'épaississant.

Même les produits chimiques anti-incendie homologués peuvent présenter un risque pour les organismes aquatiques si le concentré ou de grands volumes du mélange réactionnel sont rejetés directement dans un petit cours d'eau.

17. Formule de départ finale recommandée

Pour le premier prototype de laboratoire, il est proposé :

WOOD BioFire Gel P1

eau -91,5%;

bicarbonate de potassium —4,0%;

hydroxyéthylcellulose -0,4%;

gomme xanthane -0,1%;

kaolin —2,5%;

vermiculite micronisée -0,8%;

citrate de potassium —0,65%;

agent mouillant sans fluor -0,05%.

Montant total:100%.

Il ne s'agit pas d'un produit certifié fini, mais d'un point de départ raisonnable pour la recherche.

Le principe final

La composition la plus prometteuse n'est pas une substance qui tente d'absorber l'oxygène de l'atmosphère, mais un gel aqueux biodégradable contenant une quantité limitée de bicarbonate de potassium et de charge minérale.

Il doit agir par le biais de :

refroidissement rapide ;

mouillage profond ;

rétention d'eau ;

libération localisée de vapeur et de CO₂ ;

Inhibition de la chimie des flammes ;

formation d'un revêtement minéral temporaire ;

empêcher la réinflammation.

Avant toute utilisation sur le terrain, la composition doit subir des tests indépendants d'incendie, toxicologiques, environnementaux et techniques.

Hydrogel BioFire WOOD

Hydrogel biodégradable pour la suppression localisée des feux de forêt et la protection de la végétation.

Principes de base

Contrairement à l'eau ordinaire, l'hydrogel :

contient de 20 à 100 fois plus d'eau que son propre poids (selon le système polymère choisi) ;

s'évapore plus lentement ;

adhère aux feuilles, aux aiguilles et au bois ;

libère progressivement l'humidité ;

réduit la température de surface ;

réduit le risque de réinflammation ;

Après décomposition, il ne devrait laisser aucune particule de plastique persistante.

Concept de composition proposé

1. Eau (90–97%)

Le principal composant d'extinction d'incendie.

Fonctions :

refroidissement;

évaporation;

imprégnation de la végétation ;

nutrition par hydrogel.

2. Hydrogel biodégradable (1–3%)

La base du système.

Matériaux prometteurs :

carboxyméthylcellulose (CMC) ;

hydroxyéthylcellulose (HEC) ;

alginate de sodium ;

pectine;

gomme xanthane;

gomme de guar;

autres polysaccharides naturels.

La meilleure option pourrait êtresystème hybrideFabriqué à partir de plusieurs biopolymères, assurant une bonne rétention d'eau à une viscosité acceptable.

3. Composant d'isolation thermique minérale (0,5–2%)

Par exemple:

kaolin;

vermiculite micronisée ;

bentonite.

But:

réduire le chauffage ;

protection de surface ;

Rétention d'eau.

4. Bloc de potassium (0,5–2%)

Au lieu de grandes quantités de sels, il est préférable d'utiliser des quantités modérées de composés potassiques, tels que le bicarbonate de potassium.

Il assure une suppression supplémentaire des flammes tout en conservant le rôle principal de l'eau et de l'hydrogel.

5. Agent mouillant biologique (0,02–0,1%)

Pour améliorer la pénétration dans la litière sèche.

Exigences:

Sans PFAS ;

biodégradation rapide ;

Toxicité minimale pour les organismes aquatiques.

Comment ça marche

Étape 1

Le gel recouvre la végétation.

Étape 2

L'eau refroidit rapidement la surface.

Étape 3

L'hydrogel retient l'humidité restante.

Étape 4

Chauffée, l'eau s'évapore progressivement, absorbant une grande quantité de chaleur.

Étape 5

Les composants minéraux réduisent le risque de réchauffage.

Étape 6

Après la pluie et sous l'influence des micro-organismes, l'hydrogel se décompose progressivement.

Avantages supplémentaires

Cette composition peut être utilisée non seulement en cas d'incendie.

Il convient pour :

protection des jeunes cultures forestières;

traitement coupe-feu ;

protection des arbres individuels ;

réduire le dessèchement des sols ;

support des mousses et des lichens;

transport de micro-organismes bénéfiques.

Version pour le projet DREVO

Forêt de BioFire HydroGel WOOD

Pour les forêts.

plus épais ;

meilleure adhérence aux aiguilles et aux troncs.

Gazon en hydrogel BioFire de bois

Pour les pentes herbeuses.

moins visqueux ;

couvre rapidement une grande surface.

Drone WOOD BioFire HydroGel

Pour la pulvérisation par drones.

Particularités :

faible viscosité pour les pompes ;

pas de sédimentation ;

stabilité vibratoire ;

Longueur de chute ajustable.

WOOD BioFire HydroGel Racine

Pour protéger les jeunes plantations.

Fonctionne simultanément comme :

protection contre l'incendie ;

accumulateur d'humidité ;

moyens de réduire l'arrosage.

Développement prospectif

La direction la plus intéressante est peut-être…Hydrogel vivant— une matrice biodégradable qui, une fois l’incendie éteint, non seulement disparaît, mais devient un support pour la restauration des écosystèmes. Elle pourrait potentiellement comprendre :

spores de champignons mycorhiziens ;

bactéries fixatrices d'azote et formatrices de sols ;

graines d'herbes et de mousses locales;

biostimulants de croissance d'origine naturelle ;

biochar de bois (biochar) sous forme finement dispersée.

Dans ce cas précis, une fois l'incendie éteint, l'hydrogel s'intègre progressivement au sol et favorise sa régénération, alliant ainsi protection contre l'incendie et restauration environnementale. Ceci est parfaitement en accord avec la philosophie du projet.Montagnes vivantes DREVO, où chaque système d'ingénierie doit simultanément réduire les risques et accélérer la restauration de l'environnement naturel.

Système DREVO Cloud & Mist