美国科学家将水处理厂的废物与粘弹性水凝胶结合起来,生产出了一种经济可行、可持续的阻燃剂。

野火在美国是一个严重的问题,威胁着家园、生命和健康,而且越来越普遍。美国林务局每年在空中部署数千立方米的阻燃剂。这种阻燃剂通常由聚磷酸铵在水中与粘土和多糖增稠组成。

在2016年,Craig Criddle而且Eric Appel斯坦福大学的一名研究人员报道了一种可以用来制造阻燃剂的水凝胶的方法。它涉及将纤维素衍生物(通常用作粘度调节剂)和胶体二氧化硅纳米颗粒混合在水中。阿佩尔解释说:“设计这些材料的主要目标是提高喷洒阻燃剂对目标植被的粘附性,并提高其在该地点的保留率,以创建一个持久的屏障,可以持续整个火灾季节。”

在研究其他以磷为基础的化学物质时,他们发现了一种模糊的参考,即磷酸铵镁被用作纺织品的阻燃剂。磷酸铵镁,或鸟粪石,在水工业中以不方便而闻名。“它通常是一种害虫,”克里德尔说。“它往往会堵塞管道,并在我们不想要它的地方沉淀,因此人们会投入相当多的能源和成本来清除它。”

考虑到鸟粪石与聚磷酸铵具有相似的化学性质,该小组想知道鸟粪石是否能与水凝胶一起在野火环境中工作。因此,他们将鸟粪石颗粒研磨成细粉末,然后在瓶子里摇晃,将它们混合到水凝胶中。随后的实验表明,鸟粪石悬浮水凝胶的灭火性能与商用的聚磷酸铵基阻燃剂一样好,甚至更好地粘附在表面。

一个图表

来源:©Craig Criddle/斯坦福大学

废水衍生的鸟粪石悬浮在低成本的粘弹性水凝胶载体具有与商业聚磷酸铵基标准相当的灭火能力

目前,从废水中回收的鸟粪石往往被用作缓释肥料,但这并不是最具成本效益的晶体用途。对用于消防目的的鸟粪石回收价值的调查表明,它是污水处理过程中获得的第二大最有价值的资源,仅次于水本身。进一步的分析表明,整个美国有足够的鸟粪石作为废物生产,以满足野火抑制计划的需求。因此,将其用作阻燃剂既经济可行又环保。阿佩尔补充说:“鸟粪石作为一种从废水中回收的野生阻燃剂的绿色来源,在减少对开采磷的需求和促进清洁水体方面有很大潜力。”

安德里亚·希克斯美国威斯康辛大学麦迪逊分校的一位可持续发展专家评论说:“经济讨论特别有趣,因为这种救火剂的价值将比目前出售鸟粪石作为肥料时发现的价值更大,并且有可能激励污水处理厂生产更多的鸟粪石。”

阿佩尔成立了一家名为LaderaTECH的初创公司,将野火预防技术商业化。2020年5月,LaderaTECH被周边的解决方案美国林务局使用的所有阻燃剂都是该公司生产的。