Sürdürülebilirlik
Orman Yangınlarından Korunma – ‘Isı-Aktive Edilebilir Biyomimetik Hidrojeller’ ile Çözümleri İleri Taşıma
Securities.io sitesini Google'daki tercih ettiğiniz kaynaklara ekleyin
Orman yangınları dünya genelinde daha şiddetli ve yıkıcı hale geliyor. 2023 yılında, yaklaşık 12 milyon hektar yanmış, yeni bir rekor kırarak, bir önceki yıla göre %24 daha yüksek. Bu, 2023’ü küresel orman yangınları açısından en kötü yıl yapmış, 2021 üçüncü en kötü ve 2020 dördüncü olarak sıralanmıştır.
Bu, net bir tablo sunuyor: felaket orman yangınları daha şiddetli, giderek daha sık ve yaygın hale geliyor. Bu eğilim ABD, Avrupa ve Avustralya’da da belirgindir.
İklim değişikliği, sıcak hava dalgalarını ve kuraklıkları şiddetlendirerek orman yangını felaketini daha da kötüleştiriyor, bu da yangınların başlamasını ve yayılmasını kolaylaştıran kuru ve sıcak koşullar yaratıyor.
Bu son derece endişe vericidir, çünkü bu orman yangınları her yıl 5-8 milyar ton karbondioksit eklemektedir. Ayrıca, orman yangınları 2001 yılına göre yılda neredeyse 6 milyon ek hektar ağaç örtüsü kaybına neden olmaktadır. Dahası, yangınlar artık tüm ağaç örtüsü kaybının %33’ünü oluşturmakta, iki on yıl önce %20 iken artmıştır.
Bunun yanı sıra, orman yangınları insanları doğrudan ve dolaylı olarak etkiliyor. Her yıl yüzlerce kişi yangından ölüyor, çok daha fazlası ise tahliye ediliyor ya da evlerinden kalıcı olarak yer değiştiriyor.
Genel olarak, orman yangını olayları kaynaklara, altyapıya, bu bölgelerde yaşayan insanların yaşamlarına ve geçimlerine ve ekonomiye yıkıcı kayıplar getiriyor.
Orman yangınlarını etkili bir şekilde ele almak ve mücadele etmek için, yangın yönetimi çabalarını iyileştirebilecek, vahşi alanlardaki yangınları kontrol edebilecek ve bölgeleri zarar görmekten koruyabilecek çevre dostu çözümlere ihtiyacımız var.
Yangın Koruma Yöntemleri: Jeller, Köpükler ve Geciktiriciler
Ateşin tutuşma olasılığını azaltmak ve evleri ile altyapıyı korumak için mevcut olan çeşitli vahşi alan yangını kimyasal sistemleri vardır. Bu sistemler ABD Orman Servisi tarafından şu şekilde sınıflandırılmıştır:
- Su artırıcı jeller
- Köpük söndürme maddeleri
- Uzun vadeli geciktiriciler
Uzun vadeli geciktiriciler genellikle suyla seyreltilerek tam konsantrasyona ulaştıktan sonra uçaklarla hedef arazilere uygulanır. Geciktirici etkileri amonyum fosfat gibi kimyasallar tarafından üretilir; bu kimyasallar yanmayı önleme veya yangının yayılmasını yavaşlatma yeteneğine sahiptir. Bu geciktiricilerin etkinliği, kimyasal kalıntı bitki örtüsünde kaldığı sürece devam eder.
Su artırıcı jeller ve köpük söndürme maddeleri ise, ikisi de kısa vadeli yangın söndürme ajanları olarak çalışır. Bu çözümler yalnızca su bulunduğu sürece yangına karşı direnç gösterebilir, bu da su uygulanan malzemelerden buharlaştığında yangın direncinin de kaybolduğu anlamına gelir.
Bunlar arasında, su artırıcı jeller altyapıyı korumada son derece etkili bulunmuştur.
Su artırıcı jeller genellikle süper emici polimerlerden oluşur; bu polimerler suyu güçlü bir şekilde tutma ve yüzeyin ıslanabilirliğini artırma yeteneğine sahiptir. Bu sayede bu jeller, vahşi alanlarda evleri ve kritik altyapıyı koruyan yangın söndürme ve bariyer görevi görür.
Polimerin şişmesi, su bariyerinin kalınlığını artırarak daha uzun bir su tutma süresi sağlar. Su tutma süresinin 30-60 dakika olması, bu tip jellerin orman yangınlarından önce evleri, binaları ve diğer yapıları korumak için dolaylı saldırılarda çok etkili olmasını sağlar.
Jellere kıyasla, köpük sadece sadece 15-30 dakika tutma süresine sahiptir ve jellerin dolaylı saldırılarda sağladığı aynı koruma seviyesini sunamaz. Bu, su artırıcı jelleri ekolojik ve sürdürülebilir bir vahşi alan yangını söndürme stratejisi yapar.
Bu kadar iyi çalıştıkları göz önüne alındığında, piyasada kullanılabilecek çok sayıda jel bulunmaktadır, bunlar arasında Thermo-Gel, ABD ve Kanada’da yaygın olarak kullanılan ve yetkililer tarafından onaylanan popüler bir yangın geciktirici jel de vardır. Hem ev sahipleri hem de profesyonel itfaiye ekipleri tarafından kullanılmaktadır. Jel, yapıların, bitki örtüsünün ve diğer yüzeylerin üzerine uygulanabilir ve uygulamadan birkaç saat sonra etkili olur. Su ile temizlenebilir.
Barricade Fire Gel, evlerinizi, yapılarınızı, araçlarınızı ve yakıt tanklarınızı yangından koruyan kalın bir termal koruyucu jel kaplaması oluşturan bir diğer üründür. Su ile karıştırılarak tam bir yangın koruması sağlar ve yaklaşan bir orman yangınından 24 saat öncesine kadar püskürtülür.
FireIce Shield, tutuşma, yanma veya kömürleşme kaynaklı zararları önlemek için koruyucu bir katman sağlar. No-Burn Original Fire Gel ise su bazlı bir yangın geciktiricidir ve uygulandığı yüzeyde tutuşmaya karşı bir bariyer oluşturur.
Orman Yangınları Sırasında Binaları Koruyan Yenilikçi Jel
Su artırıcı jeller genellikle hidrojel malzemeleri içerir. Bunun nedeni, hidrojellerin büyük miktarda su tutabilen polimerler olması ve yangına karşı bir bariyer oluşturmada etkili olmalarıdır.
Hidrojellerin çözünebilir olmamasını sağlayan çapraz bağlı polimer yapısı, onların büyük miktarda suyu etkili bir şekilde emip tutmasını mümkün kılar. Bu olağanüstü su depolama yeteneği, jel bitki örtüsü gibi yüzeylere uygulandığında soğutma ve ıslak kalma süresinin artmasını sağlar.
Köpük söndürme maddeleri ve geleneksel uzun vadeli geciktiricilere cazip bir alternatif olmasına rağmen, hidrojeller tipik orman yangını koşullarında çok kısa bir uygulama süresiyle sınırlıdır.
Aslında bu malzemeler rüzgar ve yüksek ısı altında hızla kurur ve etkinliğini kaybeder; bu koşullar orman yangını durumları için tipiktir. Bu, hidrojellerin pratik kullanımını ciddi şekilde sınırlar ve ayrıca bu malzemeleri uygulayanlar için riski artırır.
Kaynak: Stanford Report
Bu sınırlamayı aşmak için Stanford’daki araştırmacılar, su artırıcı bir jel geliştirdi evleri ve kritik altyapıyı orman yangınlarından yanmadan korumak için, mevcut çözümlere kıyasla çok daha iyi sonuçlar elde ederek. Malzeme bilimi ve mühendisliği okulunda yardımcı doçent olan kıdemli yazar Eric Appel’e göre:
“Tipik orman yangını koşullarında, mevcut su artırıcı jeller 45 dakikada kurur.”
Birkaç hafta önce Advanced Materials dergisinde yayınlanan yeni araştırma su artırıcı bir hidrojel platformunu tanıttı; bu platform silika aerogeline dönüşüyor ve bilim ve teknoloji dünyasında büyük ilgi görüyor.
Silika aerogel, optik şeffaflığı, yüksek yüzey alanı ve düşük termal iletkenliğiyle bilinir, ancak daha da önemlisi, hacminin %95’i hava olan düşük kütle yoğunluğudur.
Son çalışmadaki ortaya çıkan silika aerogel, ısı aktivasyonu sırasında olağanüstü yalıtım özelliklerine sahipti; bu da yüzey korumasının tutuşmadan korunma süresini genişletmeye yardımcı olur.
Çalışmaya göre, bu malzemeler mevcut pazarda satılan su artırıcı jel ürünlerine kıyasla bariyer özelliklerini 5 katından fazla artırmaktadır.
Araştırmacılar, selülozik zincirler (biyopolimerler) ve kolloidal silika parçacıkları arasındaki polimer-parçacık (PP) etkileşimleriyle bu hidrojelleri oluşturdu. PP etkileşimlerinin, su buharlaştığında ısı yalıtımlı aerogel kalkanını etkili bir şekilde oluşturmadaki kilit rolü olduğu ortaya çıktı.
Çalışmaya göre, bu malzemelerin içindeki su, alev etkisi altında hızla kaybolur ve bu da sağlam bir katı silika ağı oluşumuna yol açar. Bu ağ, yangına karşı güçlü bir fiziksel bariyer görevi görür.
Koruyucu etkinliği uzatmak, yazarların belirttiğine göre, malzemelerini diğer orman yangını söndürme teknolojilerinden ayıran özelliktir. Ve bu, yangınlarla mücadele ve kritik altyapıyı koruma konusundaki eksikliği etkili bir şekilde giderecektir, çalışma belirtiyor.
Yeni Yangın Jelinin Testi ve Optimizasyonu
Ulusal Bilim Vakfı, Gordon & Betty Moore Vakfı ve Schmidt Science Fellows ile birlikte finanse edilen Stanford Üniversitesi çalışması, mevcut ticari seçeneklerden daha uzun ömürlü ve daha etkili bir şekilde binaları orman yangını hasarından koruyan sprey uygulanabilir bir jel geliştirmeyi başardı.
Daha geniş bir uygulama süresi, jeli yangından önce püskürtüp koruma sağlamayı mümkün kılar. Yangın geldiğinde ise daha da iyi çalışması beklenir.
Yeni platform yıllardır geliştiriliyor. 2019 yılında, aynı jel Appel ve ekibi tarafından yangın geciktiricileri bitki örtüsünde uzun süre tutmak için kullanıldı.
Yeni gelişimi “tesadüfi” olarak nitelendiren Appel, bu jellerin kendi başlarına davranışlarını merak ettiklerini açıkladı. Bu yüzden bir miktarını odun üzerine koyup laboratuvardaki bir meşaleyi alevle temas ettirdiler. Bu, jelin aerogel köpüğüne dönüşerek “çok havalı bir sonuç” vermesine yol açtı.
Aslında, su artırıcı jeller yangın koruması için süper emici polimerler kullanır; bu, çocuğunuzun tek kullanımlık bezlerindeki emici tozla benzer bir yapıya sahiptir.
Bu jeller suyla karıştırılıp bir yapıya, örneğin evinize, püskürtüldüğünde yapışkan ve kalın bir maddeye şişer. Bu madde yüzeyin dış kısmına tutunur ve ıslak bir kalkan oluşturur.
Orman yangını etrafındaki aşırı kuru ve yüksek sıcaklık koşulları, jel içinde tutulan suyun hızla buharlaşmasına neden olduğundan, Stanford araştırmacıları ayrıca selüloz bazlı bir polimerle birlikte silika parçacıkları ekledi.
Dolayısıyla, jeller ısıya maruz kaldığında ve su buharlaştığında, bu silika parçacıkları geride kalır ve bir köpük oluşturur. Köpük yüksek derecede yalıtıcıdır, ısı transferini önler. Isıyı dağıtarak altındaki yüzeyi “tamamen” korur.
“Bu çevre bilincine sahip atılım, mevcut ticari çözümleri aşarak, orman yangınlarına karşı üstün ve ölçeklenebilir bir savunma sunuyor.”
– Changxin Dong, çalışmanın baş yazarı
Yeni jeli değerlendirmek için araştırmacılar çeşitli formülasyonları kontrplak parçalarına uyguladı ve ardından doğrudan alevle maruz bıraktı. Gaz meşalesinin alevi, vahşi alan yangınlarından çok daha yüksek bir sıcaklıkta yanar.
Testler, ekip tarafından geliştirilen en etkili bileşimin kontrplak parçaları yanmaya başlamadan önce yedi dakikadan fazla sürdüğünü ortaya koydu. Bu, aynı şekilde test edilen ticari olarak mevcut bir su artırıcı jelin 90 saniyeden az sürede yanmasıyla kıyaslandığında çok daha uzun bir süredir.
“Geleneksel jeller kuruduktan sonra işe yaramaz,” dedi Appel, jellerinin su tamamen buharlaştıktan sonra da uygulandığı yüzeyleri korumaya devam ettiğini ve yangın söndüğünde kolayca yıkanabileceğini belirtti.
Ekip birkaç yıl önce ilk başarıyı elde etmiş olsa da, formülasyonu optimize etmek için çok mühendislik çalışması gerekti. Zehirli olmayan bileşenlerden yapılmış olması, “hem insanlar hem de çevre için güvenli” olduğu anlamına geliyor, dedi Appel. Ayrıca, jeldeki polimer toprak mikropları tarafından kolayca parçalanıyor.
Ek optimizasyona ihtiyaç duyulabilecek olsa da, Appel bu jellerin pilot ölçekli bir uygulamasını ve değerlendirmesini yapmayı umuyor. Bu, Appel ve ekibinin bir yangın çıktığında kritik altyapıyı korumak için bu jelleri kullanmaya başlamasını sağlayacak.
Yangın Koruma ve Malzeme Bilimiyle İlgilenen Şirketler
Etkili çözümlerin ne kadar kritik olduğu göz önüne alındığında, orman yangını hafifletme çözümlerinin çeşitli yönlerinde yer alan birçok şirket bulunmaktadır.
Örneğin, PPG Industries (PPG ) ve Sherwin-Williams (SHW ) yangın koruyucu kaplamalar sunarken, Ecolab esas olarak su, hijyen ve enfeksiyon önleme çözümlerine odaklanır; ancak çeşitli sektörlere yangın ve kurtarma hizmetleri de sağlar.
Şimdi, birkaç önde gelen isme daha yakından bakalım:
#1. 3M Company
3M, yangın söndürme jelleri ve köpükleri dahil olmak üzere çeşitli yangın koruma ürünleri üretir. Bu çeşitlendirilmiş teknoloji şirketi ayrıca aşındırıcılar, maskeleme sistemleri, elektrik piyasaları, kişisel güvenlik, çatı granülleri, endüstriyel yapıştırıcılar, boya sprey ürünleri, ileri malzemeler, otomotiv ve havacılık, ticari çözümler, gösterim malzemeleri ve daha fazlasıyla ilgilenir; ayrıca daha iyi ürün ve çözümler yaratmak için kapsamlı Ar-Ge yürütür.
MMM Fiyat Grafiği
72,3 milyar dolarlık piyasa değerine sahip 3M hisseleri şu anda 131,43 dolardan işlem görmekte, yılbaşından bu yana %20,39 artış kaydetmiştir. EPS (TTM) 1,40, P/E (TTM) oranı 93,93 ve temettü getirisi %2,13’tür.
2024 ikinci çeyrek için, şirket rapor etti ayarlanmış satışlarda 6,3 milyar dolar, yıllık %0,5 düşüş, işletme nakit akışı 1 milyar dolar. Süregelen operasyonlardan GAAP EPS 2,17 dolar, yıllık %117 artış. Ayarlanmış EPS de yıllık %39 artarak 1,93 dolar oldu, 786 milyon dolar ise temettüler ve hisse geri alımlarıyla hissedarlara dağıtıldı.
“Ayarlanan kazanç büyümesinde çift haneli artış ve güçlü nakit üretimiyle bir başka güçlü çeyrek daha teslim ettik.”
– 3M CEO William Brown
Ayrıca, ileride odaklarının sermayeyi etkili bir şekilde dağıtmak, operasyonel performansı artırmak ve sürdürülebilir organik gelir büyümesini sağlamak olduğunu belirtti.
#2. Dow Inc.
Dow, hidrojellerde kullanılan süper emici polimerler gibi ileri malzemelerin üretiminde yer alıyor. Şirket ayrıca DOWSIL™ Smoke Seal 800SL gibi yangına dayanıklı ürünler sunuyor; bu silikon sızdırmazlık maddesi, katlar arasındaki duman ve alev yayılmasını önlemeye yardımcı olur. Dow ayrıca ambalaj, enerji ve tüketici çözümlerinde de faaliyet göstermektedir.
DOW Fiyat Grafiği
37,5 milyar dolarlık piyasa değerine sahip Dow hisseleri şu anda 53,51 dolardan işlem görmekte, yılbaşından bu yana %2,43 düşüş kaydetmiştir. Şirketin EPS (TTM) 1,62, P/E (TTM) oranı 33,11 ve temettü getirisi %5,23’tür.
2024 ikinci çeyrek için, Dow rapor etti net satışlarda 10,9 milyar dolar, yıllık %4 düşüş, satışlar %1 artış gösterdi; bu artış Performans Malzemeleri & Kaplamalar’daki kazançlardan kaynaklandı. Operasyon nakit akışı 832 milyon dolar, serbest nakit akışı 109 milyon dolar olup, Dow’un hissedarlara 691 milyon dolar geri vermesini sağladı. Öz sermaye kazancı sıralı olarak 9 milyon dolar arttı. GAAP EPS 0,62 dolar, operasyon EPS 0,68 dolar.
“Küresel makroekonomik toparlanma hızı beklenenden daha yavaş oldu. Çalışma sermayesine odaklanmaya, maliyetleri azaltmaya ve operasyonel oranlarımızı mevcut talebe uyarlamaya devam ediyoruz. Müşterilerimizle yenilik yapıyoruz.”
– Dow Inc. CEO Jim Fitterling
Sonuç
Kontrolsüz bitki yanması (yani orman yangınları) küresel olarak yıkıma yol açmaya devam ediyor. Geçtiğimiz yıl, Kanada ormanlarını süpüren orman yangınları, 647 megaton sera gazı saldığı bildirildi; bu, yedi en büyük emisyon yapan ülkenin yıllık salınımından daha fazladır. Ayrıca, ABD’de yaklaşık 80 milyon mülk orman yangını riski altındadır.
Orman yangınları ciddi riskler oluşturmaya devam ettikçe, Stanford Üniversitesi bilim insanları tarafından geliştirilen hidrojeller gibi sürekli araştırma, yenilik ve kritik ilerlemelere acil bir ihtiyaç vardır. Bu teknolojiler, orman yangınları sırasında etkinliği sürdürmeye ve evleri, yaşamları ve ekosistemleri korumaya yardımcı olabilir.
