Duurzaamheid
Brandveiligheid is belangrijker dan ooit – Wat doen we eraan?
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Vlamvertragers om brandrisico’s te verminderen
Met bosbranden die momenteel hele wijken in Los Angeles, of recentelijk in Hawaï, verwoesten, is het duidelijk waarom elke technologie die helpt bij het voorkomen of vertragen van brand nagestreefd moet worden.
Er zijn veel invalshoeken waarop we dit probleem kunnen aanpakken. Van beter gebruik van data tot verschillende bouwmaterialen, of ander beheer van water en beboste gebieden.
We blijven echter veel brandbare materialen in ons dagelijks leven gebruiken, simpelweg omdat te veel nuttige producten van nature brandbaar zijn.
Een andere mogelijkheid is het gebruik van brandvertragers, chemicaliën die de kans op ontbranding en de snelheid waarmee een brand uit de hand loopt verminderen. Dit kan een radicaal verschil maken, omdat een langzamere brand eerder kan worden geblust of meer tijd geeft aan de brandweer om te arriveren met de juiste uitrusting.
Een probleem is dat veel vlamvertragerchemicaliën enigszins toxisch zijn, waardoor ze onpraktisch zijn voor veel toepassingen. Een voorbeeld is alles dat vaak in contact komt met de menselijke huid, zoals katoenen stof. Dit zou kunnen veranderen dankzij de ontdekking van acht onderzoekers aan de Texas A&M University, die een nieuw één‑staps vlamvertrager voor katoenen textiel hebben ontwikkeld.
Ze hebben onlangs hun resultaten gepubliceerd in ACS Applied Polymer Materials, onder de titel “Evaporation Induced Flame Retardant Polyelectrolyte Complex for Cotton1”.
Waarom katoen?
Katoen is wereldwijd de meest gebruikte textiel, dankzij zijn uitstekende eigenschappen voor het maken van zachte, comfortabele en ademende stoffen. Het wordt gebruikt in kleding en bekleding en is een belangrijke bron van brandbare materialen in huizen (banken, kasten, handdoeken, tafelkleden, enz.), inclusief die in de nabijheid van brandgevaar (keukenruimtes, kaarsen, sigaretten, enz.).
Het bestaat voornamelijk uit α‑cellulose, een extreem brandbaar materiaal. Dit zorgt ervoor dat alles wat van katoen is gemaakt zeer snel en volledig brandt.
Een andere reden om op katoen te focussen is dat het onmiddellijk een enorme markt zou openen voor elke innovatie die op dit materiaal gericht is. En het zou later waarschijnlijk ook op andere materialen kunnen worden uitgebreid.
Hoe vlamvertragers werken
De meeste historisch gebruikte vlamvertragers voor katoen waren halogeenverbindingen die nu worden uitgefaseerd vanwege hun toxiciteit voor mensen. Alternatieve moleculen zijn al jarenlang door de chemische industrie onderzocht, waaronder fosfor-, stikstof-, silicium- en boor‑gebaseerde chemieën.
Het probleem bij het vinden van een goede vervanging is tot nu toe de kostprijs. Deze alternatieve verbindingen vereisen een behandeling in meerdere stappen, wat daardoor meer geld kost.
Vlamvertragers werken door bij verbranding een koolstoflaag (char) op het materiaal te vormen, die de verdere uitbreiding van het vuur blokkeert. Meestal gebeurt dit door een zuurbron en een koolstofbron te combineren.
Soms wordt een “blaasmiddel” toegevoegd, dat bij verhitting uiteenvalt in niet‑brandbare gassen die de brandbare gassen verdunnen en de vlammen verzwakken.
Één‑staps vlamvertrager
De onderzoekers onderzochten een klasse chemicaliën genaamd poly‑elektrolyten: polyethyleenimine (PEI) als blaasmiddel en natriumhexametafosfaat (PSP) als zuurbron. In het geval van katoen is het brandbare materiaal zelf de koolstofbron.
Dit mengsel is niet‑toxisch en zou ideaal zijn voor massaproductie op alle katoenen stoffen. Maar tot nu toe waren alleen 2‑staps processen bekend om poly‑elektrolyten op katoen aan te brengen en te binden.
De onderzoekers ontdekten dat ze ammoniak (NH3) als vluchtige base konden gebruiken om PEI en PSP aan het katoen te binden wanneer de ammoniak verdampt. Ze vonden dat ze het volledige mengsel op katoen konden aanbrengen en de ammoniak in slechts één stap konden laten verdampen.
De juiste methode vinden
Verschillende verhoudingen van PEI‑tot‑PSP werden onderzocht om de optimale samenstelling te vinden die de brandbaarheid van katoen vermindert.
De resulterende katoenen vezels werden onderzocht onder een elektronenmicroscoop (Scanning Electron Microscope – SEM), waardoor we de opname van het vlamvertrager door de katoenen vezels konden meten.
Een andere gemeten factor was de duurzaamheid van de behandeling tegen spoelen. Aangezien katoenen stoffen waarschijnlijk vaak worden gereinigd, zal elke vlamvertrager die niet bestand is tegen water en spoelen weinig bruikbaarheid hebben in de praktijk.
“Deze technologie kan geoptimaliseerd worden om snel, eenvoudig en veilig veel brandbare materialen te vlamvertrageren, waardoor er enorme bescherming in het dagelijks leven wordt geboden, geld en levens van de algemene bevolking worden bespaard.”
Maya D. Montemayor – Promovendus in de afdeling Scheikunde aan Texas A&M.
Voor sommige van de gebruikte verhoudingen wordt het materiaal gedeeltelijk weggespoeld bij de eerste spoeling, maar het resterende correct gebonden vlamvertrager blijft aan de katoenen vezels hechten.
Sterk verminderde brandbaarheid
Het behandelde katoen geeft veel minder warmte af dan het onbehandelde (zuivere) katoen wanneer gemeten in energie per gram katoen (W/g). De temperatuur van de verbranding was ook lager.
Bij het uitvoeren van een zogenaamde “vertical flame” test merkten de onderzoekers ook op dat het zuur in het mengsel verantwoordelijk was voor de binding aan het katoen, waardoor het vlamvertrager beschermd werd tegen weggespoeld worden wanneer de stof werd gespoeld.
Vooruitkijken
Deze eerste resultaten zijn van groot belang voor de katoenindustrie en de bedrijven die vlamvertragers produceren, omdat ze de weg kunnen openen naar een goedkopere en eenvoudigere algemene behandeling voor alle katoenen producten.
De onderzoekers evalueren nu met industriële partners hoe dit proces kan worden uitgebreid buiten katoen naar elk koolstofrijk materiaal, zoals hout, stof, schuim en andere textielsoorten.
“Dit baanbrekende onderzoek biedt Texas A&M erkenning als een van de leiders van deze technologie en de mogelijkheid voor verdere ontwikkeling met externe bedrijven.
TEES licentieert dit en soortgelijke technologieën aan bedrijven voor diverse toepassingen.
Dr. Jaime Grunlan, – Leland T. Jordan ’29 Chair Professor in de J. Mike Walker ’66 afdeling Werktuigbouwkunde aan Texas A&M.
Wat kan er nog meer gedaan worden aan brandrisico’s
Nieuwe technologieën voor een betere beheersing van brand kunnen vanuit vele invalshoeken worden ontwikkeld. Bijvoorbeeld, hier zijn er een paar die we eerder hebben behandeld:
- AI-voorspellingen: Satellietbeelden en nauwkeurige weersvoorspellingen kunnen worden gebruikt om beter het risico op bosbranden, hun ernst, en hoe ze onder controle te krijgen, te voorspellen.
- Bosbeheer‑systemen: Betere, beter traceerbare bosbeheer‑tools kunnen helpen de gezondheid en productiviteit van bossen beter te voorspellen en hoe ze beter verzorgd kunnen worden. Dit kan op zijn beurt worden gebruikt om de hoeveelheid dood hout en andere brandgevaren te verminderen.
- Massief houtconstructie: Het lijkt misschien vreemd dat houtconstructie kan helpen brandrisico’s te verminderen. Maar massief hout is een nieuwe technologie die hout in balken aggregeert die net zo sterk zijn als staal en het bovendien brandbestendig maakt, dankzij de extreme dichtheid. Massief hout vormt van nature de koolstoflaag die vlamvertragers gebruiken om de brandbaarheid te beperken. We kunnen ons voorstellen dat PEI‑PSP vlamvertragers dit verder kunnen verbeteren.
- Warmte‑geactiveerde hydrogels: Om bosbranden te stoppen met verspreiden, kunnen nieuwe hydrogels in plaats van het vaker gebruikte schuim worden gebruikt, waarbij water twee keer zo lang wordt vastgehouden. Dit kan een enorm verschil maken in de bescherming van huizen vóór bosbranden.
- Drones: Brandbestrijdingsdrones kunnen een extra hulpmiddel zijn in het arsenaal van brandweerlieden, die kunnen gaan waar het te gevaarlijk zou zijn voor brandweerlieden om te gaan. Je kunt meer lezen over een bedrijf dat zo’n drone produceert, Textron, in “2025’s Top Drone Companies Leading the Aerial Revolution”.
Investeren in vlamvertragers
Vlamvertragers zijn een vaak over het hoofd gezien, maar zeer belangrijk product uit de chemische industrie dat dagelijks talloze levens redt.
Het is één van de vele specialty‑chemicaliën die deel uitmaken van het moderne leven, die in 2022 een markt van $8,63 mrd vormden en naar verwachting tot 2030 met 7,1 % CAGR zullen groeien.
Bron: Grand View Research
Je kunt investeren in bedrijven uit de chemische industrie via vele brokers, en je kunt hier, op securities.io, onze aanbevelingen vinden voor de beste brokers in de VS, Canada, Australië, het VK, en vele andere landen.
Als je niet geïnteresseerd bent in het kiezen van specifieke bedrijven, kun je ook kijken naar ETF’s zoals de iShares STOXX Europe 600 Chemicals UCITS ETF (EXV7) of de Fidelity Select Chemicals Portfolio (FSCHX) die een meer gediversifieerde blootstelling bieden om te profiteren van de chemische industrie.
Vlamvertragerbedrijf
ICL Prijsgrafiek
ICL is een wereldwijd chemisch bedrijf gevestigd in Israël, met een sterke positie in brandvertragers, met name een #1 positie in oplossingen voor elektronica, inclusief elektrische voertuigen en AI, en constructie, waarbij brom of fosfor wordt gebruikt.
Het is ook actief in meststoffen, vooral fosfaat en kalium, evenals fosfaat voor industriële producten zoals batterijmaterialen.
Bron: ICL
Het bedrijf is over het algemeen een leider in de sectoren waarin het actief is, met een marktaandeel van 33 % in industriële producten en 20 % in fosfaatoplossingen. Over het geheel heen zijn de verkopen wereldwijd gediversifieerd.
Het grootste deel van de EBITDA van het bedrijf komt uit de verkoop van kalium- en fosfaatoplossingen.
Bron: ICL
Brandvertrager is slechts een deel van de activiteiten van het bedrijf, en het investeert ook actief in nieuwe technologie. Het financiert onder andere startups en voert eigen R&D uit op het gebied van volgende‑generatie meststoffen, waaronder:
- Fotokatalytische stikstoffixatie in de nabijheid van de plant.
- Elektrochemische productie van ammoniak of nitraten op de boerderij.
- Biostimulanten om de bio‑beschikbaarheid van meststoffen te verbeteren.
- Verbetering van de fosforbeschikbaarheid via plantenextracten, micro‑organismen (PSB – fosforoplossende bacteriën) en chemicaliën.
Als een goedkope producent van broom en kalium is het bedrijf goed gepositioneerd om zelfs bij lage meststofprijzen te opereren, terwijl het inzet op nieuwe innovatieve oplossingen om in de toekomst groei te creëren.
Het zou ook kunnen profiteren van een groeiende vraag naar brandvertragers, zelfs voordat één‑staps behandelingen zoals die in dit artikel besproken, op de markt komen.
Studieverwijzing:
1. Montemayor, M. D., Rodriguez-Melendez, D., Smith, D. L., Vest, N. A., Palen, B., Chang, E., Moran, A. V., & Grunlan, J. C. (2024). Evaporation induced flame retardant polyelectrolyte complex for cotton. ACS Applied Polymer Materials. https://doi.org/10.1021/acsapm.4c02937
