Keberlanjutan
Perlindungan dari Kebakaran Hutan – Memajukan Solusi dengan ‘Hidrogel Biomimetik yang Diaktifkan oleh Panas’
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Kebakaran hutan semakin parah dan merusak di seluruh dunia. Pada tahun 2023, hampir 12 juta hektar terbakar, mencetak rekor baru, 24% lebih tinggi daripada sebelumnya. Ini menjadikan 2023 tahun terburuk untuk kebakaran hutan global, dengan 2021 menempati peringkat ketiga terburuk dan 2020 peringkat keempat.
Ini menunjukkan gambaran yang jelas: kebakaran hutan katastrofik menjadi lebih parah, semakin sering, dan tersebar luas. Tren ini terlihat di seluruh AS, Eropa, dan Australia.
Perubahan iklim semakin memperburuk bencana kebakaran hutan dengan memperintensifkan gelombang panas dan kekeringan, yang menciptakan kondisi kering dan panas yang membantu memicu dan menyebarkan kebakaran hutan.
Hal ini sangat mengkhawatirkan, karena kebakaran hutan ini menambahkan 5-8 miliar ton karbon dioksida setiap tahun. Selain itu, kebakaran hutan kini menyebabkan hilangnya hampir 6 juta hektar tutupan pohon lebih banyak per tahun dibandingkan tahun 2001. Lebih lagi, kebakaran kini menyumbang 33% dari total kehilangan tutupan pohon, naik dari 20% dua dekade lalu.
Selain itu, kebakaran hutan memengaruhi manusia baik secara langsung maupun tidak langsung. Sementara ratusan orang meninggal akibat kebakaran setiap tahun, banyak lagi yang dievakuasi atau dipindahkan secara permanen dari rumah mereka.
Secara keseluruhan, insiden kebakaran hutan menyebabkan kerugian yang menghancurkan pada sumber daya, infrastruktur, kehidupan dan mata pencaharian orang yang tinggal di sekitar daerah tersebut, serta ekonomi.
Untuk secara efektif mengatasi dan melawan kebakaran hutan, kita memerlukan solusi ramah lingkungan yang dapat meningkatkan upaya manajemen kebakaran hutan, mengendalikan kebakaran hutan di dalam lahan liar, dan melindungi area dari kerusakan.
Metode Perlindungan Kebakaran: Gel, Busa, dan Retardan
Ada beberapa sistem kimia kebakaran lahan liar yang ada untuk mengurangi kemungkinan penyalaan dan melindungi rumah serta infrastruktur. Sistem-sistem ini dikategorikan oleh US Forest Service sebagai:
- Gel penambah air
- Busa penekan
- Retardan jangka panjang
Retardan jangka panjang biasanya disuplai melalui pesawat di atas lanskap target setelah pencampuran penuh dengan pengenceran air. Efek retardasi mereka dihasilkan oleh bahan kimia seperti amonium fosfat yang memiliki kemampuan untuk menahan pembakaran atau memperlambat penyebaran api. Keefektifan retardan ini bertahan selama residu kimia tetap berada pada vegetasi.
Sedangkan gel penambah air dan busa penekan, keduanya berfungsi sebagai penekan kebakaran jangka pendek. Solusi ini hanya dapat menahan api selama ada air, yang berarti begitu air menguap dari bahan yang diterapkan, ketahanan terhadap api juga hilang.
Di antara ini, gel penambah air telah terbukti sangat efektif untuk melindungi infrastruktur.
Gel penambah air biasanya terdiri dari polimer superabsorben yang memiliki kemampuan untuk menahan air secara kuat serta meningkatkan kemampuan basah permukaan. Dengan cara ini, gel tersebut berfungsi sangat baik sebagai penekan kebakaran dan penghalang untuk melindungi rumah serta infrastruktur kritis di lahan liar.
Pembengkakan polimer sebenarnya meningkatkan ketebalan penghalang air, memungkinkan waktu penahanan air yang lebih lama. Kemampuan menahan air selama 30-60 menit membuat jenis gel ini sangat efektif untuk serangan tidak langsung dalam melindungi rumah, bangunan, dan struktur lainnya sebelum kebakaran hutan.
Berbeda dengan gel, busa memiliki waktu penahanan yang lebih pendek, hanya 15-30 menit, dan tidak dapat memberikan tingkat perlindungan yang sama seperti gel untuk serangan tidak langsung. Hal ini menjadikan gel penambah air sebagai strategi ramah lingkungan dan berkelanjutan untuk menekan kebakaran lahan liar.
Mengingat mereka bekerja sangat baik, ada banyak gel yang tersedia di pasar untuk digunakan, termasuk Thermo-Gel, gel tahan api populer yang banyak digunakan di AS dan Kanada serta disetujui oleh otoritas. Gel ini digunakan baik oleh pemilik rumah maupun tim pemadam kebakaran profesional. Gel dapat diterapkan pada struktur, vegetasi, dan permukaan lain serta efektif hingga beberapa jam setelah aplikasi. Gel dapat dihilangkan dengan air.
Barricade Fire Gel adalah produk lain yang membentuk lapisan gel pelindung termal tebal untuk melindungi rumah, struktur, kendaraan, dan tangki bahan bakar Anda dari terbakar oleh api. Gel ini dicampur dengan air untuk memberikan perlindungan api total dan disemprotkan hingga 24 jam sebelum kebakaran hutan mendekat.
FireIce Shield menyediakan lapisan pelindung untuk mencegah kerusakan yang disebabkan oleh penyalaan, pembakaran, atau pengkaratan. Sementara itu, No-Burn Original Fire Gel adalah retardan api berbasis air yang dapat diterapkan pada permukaan di mana ia membentuk penghalang yang menahan penyalaan.
Gel Inovatif untuk Melindungi Bangunan Selama Kebakaran Hutan
Gel penambah air cenderung menggabungkan bahan hidrogel. Hal ini karena hidrogel adalah polimer yang dapat menahan sejumlah besar air, menjadikannya efektif dalam membentuk penghalang yang menahan api.
Struktur polimer silang pada hidrogel, yang membuatnya tidak larut, adalah apa yang memungkinkan mereka menyerap dan menahan sejumlah besar air secara efektif. Kemampuan luar biasa mereka untuk menyimpan air memungkinkan pendinginan dan durasi pembasahan yang lebih lama ketika gel diterapkan pada permukaan seperti vegetasi.
Meskipun menjadi alternatif menarik dibandingkan busa penekan dan retardan jangka panjang tradisional, hidrogel terbatas pada jangka waktu aplikasi yang sangat singkat selama kondisi cuaca kebakaran hutan yang tipikal.
Masalahnya, bahan-bahan ini cepat mengering dan kehilangan efektivitas di bawah angin dan panas tinggi, yang merupakan kondisi khas kebakaran hutan. Hal ini sangat membatasi penggunaan praktis hidrogel dan bahkan meningkatkan risiko bagi mereka yang menerapkan bahan ini.
Sumber: Stanford Report
Untuk mengatasi keterbatasan ini, peneliti di Stanford telah mengembangkan gel penambah air untuk membantu mencegah rumah dan infrastruktur kritis terbakar oleh kebakaran hutan, dengan hasil jauh lebih baik daripada solusi yang saat ini tersedia. Menurut penulis senior Eric Appel, yang merupakan profesor associate ilmu material dan teknik di School of Engineering:
“Dalam kondisi kebakaran hutan yang tipikal, gel penambah air saat ini mengering dalam 45 menit.”
Diterbitkan beberapa minggu yang lalu di Advanced Materials, penelitian baru tersebut memperkenalkan platform hidrogel penambah air yang berubah menjadi aerogel silika, sebuah material yang menarik banyak minat dalam dunia ilmu pengetahuan dan teknologi.
Aerogel silika dikenal karena transparansi optiknya, area permukaan yang tinggi, dan konduktivitas termal yang rendah, namun yang lebih penting adalah densitas massanya yang rendah dengan hingga 95% volumenya berupa udara.
Aerogel silika yang dihasilkan dalam studi terbaru memiliki sifat isolasi luar biasa selama aktivasi panas, yang membantu memperluas jendela efektif perlindungan permukaan dari penyalaan.
Menurut studi, material ini menunjukkan sifat penghalang yang ditingkatkan lebih dari 5 kali dibandingkan produk gel penambah air yang saat ini dijual di pasar.
Para peneliti membentuk hidrogel ini melalui interaksi polimer-partikel (PP) antara rantai selulosa (biopolimer) dan partikel silika koloidal. Interaksi PP ternyata memainkan peran kunci dalam menciptakan perisai aerogel yang tahan panas secara efektif saat air menguap.
Menurut studi, air di dalam material ini hilang dengan cepat ketika terkena nyala api, yang kemudian menyebabkan terbentuknya jaringan silika padat yang kuat. Jaringan ini berfungsi sebagai penghalang fisik yang kuat terhadap api.
Memperpanjang efektivitas perlindungan, menurut penulis, adalah apa yang membedakan material mereka dari teknologi penekan kebakaran hutan lainnya. Dan inilah yang akan secara efektif mengatasi kesenjangan dalam kemampuan kita untuk melawan kebakaran hutan dan melindungi infrastruktur kritis, catat studi tersebut.
Pengujian dan Optimasi Gel Kebakaran Baru
Didanai oleh National Science Foundation bersama Gordon & Betty Moore Foundation dan Schmidt Science Fellows, studi dari Universitas Stanford berhasil mengembangkan gel yang dapat disemprotkan yang melindungi bangunan dari kerusakan kebakaran hutan sambil bertahan lebih lama dan lebih efektif dibandingkan opsi komersial yang ada.
Memiliki jendela aplikasi yang lebih luas berarti seseorang dapat menyemprotkan gel sebelum kebakaran terjadi dan tetap mendapatkan perlindungannya. Dan ketika kebakaran datang, gel tersebut diharapkan bekerja bahkan lebih baik.
Platform baru ini telah dikembangkan selama bertahun-tahun. Pada tahun 2019, gel yang sama digunakan oleh Appel dan timnya untuk menjaga retardan kebakaran hutan tetap berada pada vegetasi dalam waktu lama.
Menyebut pengembangan baru ini “serendipitous,” Appel menjelaskan bahwa mereka penasaran dengan perilaku gel ini secara mandiri. Jadi, mereka menaruh beberapa pada kayu dan kemudian menggunakan obor yang ada di laboratorium untuk memaparkannya pada api. Hal ini menghasilkan “hasil yang sangat keren” berupa gel yang mengembang menjadi busa aerogel.
Masalahnya, gel penambah air menggunakan polimer superabsorben untuk perlindungan kebakaran, yang sebenarnya mirip dengan bubuk penyerap yang terdapat dalam popok sekali pakai anak Anda.
Ketika gel ini dicampur dengan air dan kemudian disemprotkan pada sebuah struktur, misalnya rumah Anda, mereka mengembang menjadi zat lengket dan tebal. Zat ini menempel pada permukaan luar dan menghasilkan perisai basah.
Karena kondisi sangat kering dan suhu tinggi di sekitar kebakaran hutan menyebabkan air yang terperangkap dalam gel menguap dengan cepat, peneliti Stanford juga memasukkan partikel silika bersama polimer berbasis selulosa.
Jadi, ketika gel terkena panas dan air menguap, partikel silika tersebut tertinggal dan terbentuk menjadi busa. Busa ini sangat isolatif, mencegah transfer panas. Dengan menyebarkan panas, ia “sepenuhnya” melindungi permukaan di bawahnya.
“Terobosan yang sadar lingkungan ini melampaui solusi komersial saat ini, menawarkan pertahanan yang superior dan dapat diskalakan terhadap kebakaran hutan.”
– Changxin Dong, penulis utama studi
Untuk menilai gel baru, peneliti menerapkan beberapa formulasi pada potongan kayu lapis dan kemudian memaparkannya pada api langsung. Api dari obor gas terbakar pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada kebakaran lahan liar.
Pengujian mengungkapkan bahwa komposisi paling efektif tim bertahan lebih dari tujuh menit sebelum potongan kayu lapis mulai terbakar. Ini jauh lebih lama dibandingkan kurang dari 90 detik yang dicapai oleh gel penambah air komersial yang tersedia saat diuji dengan cara yang sama.
“Gel tradisional tidak berfungsi setelah mengering,” kata Appel, mencatat bahwa tidak seperti mereka, gel mereka terus melindungi permukaan yang diterapkan setelah semua air menguap dan, ketika api padam, dapat dengan mudah dicuci.
Meskipun tim mencapai keberhasilan awal beberapa tahun lalu, diperlukan banyak rekayasa untuk mengoptimalkan formulasi. Karena terbuat dari komponen non-toksik, gel ini juga “aman bagi manusia dan lingkungan,” kata Appel. Selain itu, polimer dalam gel mudah terurai oleh mikroba tanah.
Meskipun mungkin diperlukan optimasi tambahan, Appel berharap dapat melakukan aplikasi skala pilot dan evaluasi gel ini. Hal ini akan memungkinkan Appel dan tim untuk mulai menggunakannya melindungi infrastruktur kritis ketika kebakaran melanda.
Perusahaan yang Terlibat dalam Perlindungan Kebakaran & Ilmu Material
Mengingat betapa pentingnya memiliki solusi yang efektif, ada sejumlah perusahaan yang terlibat dalam berbagai aspek solusi mitigasi kebakaran hutan.
Misalnya, PPG Industries (PPG ) dan Sherwin-Williams (SHW ) menawarkan pelapis pelindung kebakaran, sementara Ecolab terutama fokus pada solusi air, kebersihan, dan pencegahan infeksi, meskipun juga menyediakan layanan kebakaran dan penyelamatan untuk berbagai industri.
Sekarang, mari kita lihat lebih dalam beberapa nama terkemuka:
#1. 3M Company
3M memproduksi berbagai produk perlindungan kebakaran, termasuk gel pemadam kebakaran dan busa. Perusahaan teknologi yang beragam ini juga terlibat dalam abrasif, sistem masking, pasar listrik, keselamatan pribadi, granula atap, perekat industri, produk semprot cat, material maju, otomotif dan dirgantara, solusi komersial, material tampilan, dan lainnya, selain melakukan R&D yang luas untuk menciptakan produk dan solusi yang lebih baik.
MMM Grafik Harga
Dengan kapitalisasi pasar $72,3 miliar, saham 3M saat ini diperdagangkan pada $131,43, naik 20,39% YTD. EPS (TTM)nya adalah 1,40, dengan rasio P/E (TTM) 93,93 dan hasil dividen 2,13%.
Untuk Q2 2024, perusahaan melaporkan $6,3 miliar dalam penjualan yang disesuaikan, turun 0,5% YoY, sementara arus kas operasi sebesar $1 miliar. GAAP EPS dari operasi berkelanjutan adalah $2,17, naik 117% YoY. EPS yang disesuaikan juga naik 39% YoY menjadi $1,93, sementara $786 juta dibayarkan kepada pemegang saham melalui dividen dan pembelian kembali saham.
“Kami mencatat kuartal kuat lainnya dengan pertumbuhan laba disesuaikan naik dua digit dan generasi kas yang kuat.”
– CEO 3M William Brown
Dia juga mencatat bahwa fokus mereka ke depan adalah secara efektif mengalokasikan modal, meningkatkan kinerja operasional, dan mendorong pertumbuhan pendapatan organik yang berkelanjutan.
#2. Dow Inc.
Dow terlibat dalam produksi material maju seperti polimer superabsorben yang digunakan dalam hidrogel. Perusahaan juga menawarkan berbagai produk untuk ketahanan kebakaran, termasuk DOWSIL™ Smoke Seal 800SL, yang merupakan sealant silikon yang dapat membantu mencegah penyebaran asap dan api antara sambungan lantai. Dow juga terlibat dalam kemasan, energi, dan solusi konsumen.
DOW Grafik Harga
Dengan kapitalisasi pasar $37,5 miliar, saham Dow saat ini diperdagangkan pada $53,51, turun 2,43% YTD. EPS (TTM) perusahaan adalah 1,62, rasio P/E (TTM) 33,11, dan hasil dividen 5,23%.
Untuk Q2 2024, Dow melaporkan $10,9 miliar dalam penjualan bersih, yang merupakan penurunan 4% YoY, sementara penjualan naik 1%, dipicu oleh peningkatan di Performance Materials & Coatings. Arus kas dari operasi sebesar $832 juta, sementara arus kas bebas $109 juta, memungkinkan Dow mengembalikan $691 juta kepada pemegang sahamnya. Pendapatan ekuitas naik $9 juta secara berurutan. GAAP EPS adalah $0,62, sementara EPS operasional $0,68.
“Kecepatan pemulihan makroekonomi global lebih lambat dari yang diharapkan. Kami tetap fokus pada modal kerja, mengurangi biaya, dan menyesuaikan tingkat operasional kami dengan permintaan saat ini. Kami berinovasi bersama pelanggan kami.”
– CEO Dow Inc. Jim Fitterling
Kesimpulan
Pembakaran vegetasi yang tidak terkendali (yaitu, kebakaran hutan) terus menimbulkan kekacauan secara global. Tahun lalu, kebakaran hutan yang melanda hutan Kanada dilaporkan melepaskan 647 megaton gas rumah kaca—lebih banyak daripada yang dihasilkan oleh tujuh negara pemancar terbesar setiap tahun. Selain itu, hampir 80 juta properti di AS berada dalam risiko kebakaran hutan.
Seiring kebakaran hutan terus menimbulkan risiko serius, ada kebutuhan mendesak untuk penelitian, inovasi, dan kemajuan kritis yang berkelanjutan, seperti hidrogel yang dikembangkan oleh ilmuwan Universitas Stanford. Teknologi ini dapat membantu mempertahankan efektivitas selama kebakaran hutan dan membantu melindungi rumah, nyawa, serta ekosistem.
