A Ciência e Mais de 80 Anos de Pesquisa Provam a Efetividade dos Retardantes de Fogo a Base de Fosfato

A Ciência e Mais de 80 Anos de Pesquisa Provam a Efetividade dos Retardantes de Fogo a Base de Fosfato 

Por Melissa Kim, Diretora de Pesquisa e Desenvolvimento da  Perimeter Solutions

O moderno combate aéreo ao fogo teve sua primeira tentativa nos anos 1920, quando sacos cheios de água foram lançados de aviões sobre fogos florestais. Este método apresentava perigo para os brigadistas no solo e esforços adicionais similares foram rapidamente abandonados. Porém, a promessa do ataque aéreo ao fogo ficou clara; a atividade de combate ao fogo precisou esperar que a tecnologia alcançasse a sua imaginação.

Tentativas mais sofisticadas foram feitas nos anos 1940. Aviões de pequeno porte novamente usaram água como agente extintor, porém o uso da água sozinha tornava difícil fazer lançamentos aéreos precisos. Retardantes de fogo de longa duração foram lançados por aviões alguns anos após, para ajudar a conter e extinguir fogos florestais. Vários ingredientes ativos foram testados,  mas o PHOS-CHEK® baseado em fosfato se tornou o primeiro retardante de fogo aprovado pelo Serviço Florestal (United States Forest Service  – USFS) americano, em 1963. Hoje, retardantes de fogo a base de fosfato são usados pelo USFS e outras agências de controle do fogo em todo mundo para ajudar a conter fogos florestais. Como chegamos até aqui, e por que o fosfato é o ingrediente ativo mais comum para retardantes de longa duração?

Colocando Ativos de Retardantes de Fogo à Prova

A pesquisa no uso de vários ativos como retardantes de fogo já tem mais de 80 anos, com um dos primeiros testes conduzidos na Universidade do Idaho em 1940. Vários ativos foram postos à prova para ver qual era o mais efetivo em reduzir a combustibilidade de serragem dentro de um tubo de fogo modificado. Ao avaliar um total de sete ativos diferentes, os pesquisadores concluíram que o mais efetivo, baseado na redução do peso de uma amostra de serragem durante o teste, era o fosfato de diamônio. Completando o resto da lista em ordem de efetividade estavam:

• Bórax
• Fosfato monoamônico
• Cloreto de zinco
• Sulfato de amônia
• Cloreto de amônia
• Cloreto de magnésio

Após o teste, os pesquisadores disseram, “Os primeiros quatro foram efetivos em quantidades relativamente pequenas (8-10%) e podem ser usados para reduzir a inflamabilidade da serragem. Quantidades maiores de sulfato de amônia e cloreto de amônia são necessárias. Em contraste, o cloreto de magnésio não é adequado como retardante de fogo”. Os resultados deste teste pioneiro seriam confirmados por testes mais sofisticados, os quais seriam realizados nos anos posteriores.

O que se considera como sendo o primeiro grande teste para determinar a efetividade de vários ativos retardantes de fogo ocorreu em 1954, e foi conduzido pelo USFS. O projeto foi chamado Operação Firestop, conduzido na base dos Fuzileiros Navais de Camp Pendleton. O teste foi realizado para determinar a efetividade de novos métodos de ataque ao fogo, a partir de ciência e tecnologia desenvolvida durante a Segunda Guerra Mundial.

Uma fase da Operação Firestop testou o efeito de substâncias retardantes de fogo quanto ao tempo de ignição da madeira, a intensidade da queima de madeira, e a habilidade do retardante de suprimir chamas em madeira. O estudo incluiu várias substâncias que tinham estado em uso nos anos anteriores, em produtos de combate ao fogo. As conclusões da Operação Firestop foram claras e influíram no futuro da indústria de retardantes, até os dias de hoje. O fosfato de amônia estava entre os produtos mais efetivos na redução da intensidade do fogo, enquanto que o ácido bórico e o cloreto de magnésio estavam entre os piores. Após este estudo revolucionário, retardantes baseados em fosfato se tornaram o padrão do mercado por décadas. Ao mesmo tempo, o ácido bórico, o cloreto de magnésio e o acetato polivinílico foram descartados e desconsiderados como opções viáveis de ingredientes ativos para retardantes de longa duração.

Nos anos 1960, a comunidade de combate ao fogo fez experiências com argila e materiais similares à argila, como forma de retardante de fogo lançado do ar. Estes materiais geralmente agem como agentes transportadores de água, a qual resfria os combustíveis, aumenta a umidade ambiente e forma uma cobertura que inibe o livre acesso de oxigênio e calor ao material combustível, bem como a livre saída de substâncias voláteis do combustível. O borato de cálcio e sódio mostrou ser um retardante de fogo efetivo, porém, ele não é desejável devido a seu alto custo, efeito esterilizante do solo, grande quantidade a ser diluída e sua abrasividade para o equipamento.

Dezesseis anos após a operação Firestop, Aylmer D. Blakely, um cientista da Universidade de Montana, conduziu pesquisas adicionais em ativos retardantes de fogo. Suas conclusões foram registradas em seu trabalho, Um Método de laboratório para Avaliar Ativos Retardantes de Fogos Florestais, publicado em 1970. Trabalhando a partir dos resultados da Operação Firestop, Blakely incluiu substâncias adicionais e identificou parâmetros mais efetivos.

Blakely usou o ”método do fator superioridade”, um somatório de vários fatores combinados para determinar a efetividade de diferentes substâncias. Estes parâmetros incluíam: a razão de perda de peso da amostra, o resíduo restante após a queima e a quantidade de radiação calorífica emitida.

A classificação geral das substâncias mostrou que o fosfato de diamônia, o fosfato monoamônico, o ácido fosfórico e o carbonato de potássio consistentemente desempenhavam acima de qualquer outro ativo em todos os três parâmetros. Dos quatro cloretos testados, somente o cloreto de magnésio mostrou uma moderada efetividade para retardar a combustão dentro do parâmetro de radiação calorífica.

A Tecnologia de Retardantes Continua a Evoluir

Enquanto os estudos conduzidos de 1940 até 1970 identificaram os fosfatos de amônia como os mais efetivos produtos  retardantes de fogo disponíveis, os retardantes de fogo a base de fosfato continuaram a evoluir ao longo dos anos, a medida em que inovações foram introduzidas.

A primeira inovação principal foi a melhoria da visibilidade para os pilotos. Quando se aplicam retardantes de fogo por lançamento aéreo, sucessivos lançamentos são geralmente realizados por aeronaves para formar uma linha de contenção do fogo. Sob essa circunstâncias, é essencial que os pilotos das aeronaves determinem visualmente onde as cargas anteriores foram lançadas. Assim os pilotos podem lançar as suas cargas de forma a criar uma continuação desta linha de contenção. Como as substâncias retardantes de fogo podem ser incolores, ou de cores que não contrastam bem com o solo ou a vegetação, tem sido uma prática comum misturar agentes corantes na composição do retardante de fogo. Este corante fornece um contraste com o tom da vegetação do solo, assim aumentando a capacidade do piloto em determinar onde a última carga de retardante de fogo foi lançada na construção da linha de contenção do fogo.

O óxido de ferro foi um dos primeiros agentes corantes, usado primeiro em 1971 com a introdução do PHOS-CHEK 259. Este retardante de fogo aumentou a visibilidade dos pilotos e diminuiu as propriedades corrosivas de tecnologias anteriores. É o único retardante aprovado para uso em tanques fixos de helicópteros que contém peças de magnésio, altamente sensíveis à corrosão. O óxido de ferro usado nesta primeira versão do retardante era um corante por demais permanente. O solo e as estruturas atingidos pelo retardante permaneciam manchadas de forma permanente ou semipermanente. Consequentemente, muitas agências de combate ao fogo governamentais passaram a exigir que as composições de retardantes de fogo lançadas do ar tivessem agentes corantes temporários. Estas formulações de corante temporário irão se desbotar em um curto período de tempo ( p.ex., 30 dias) ficando de uma cor que não se destaque do solo e da vegetação. O primeiro retardante de fogo com corante temporário foi introduzido em 1975, dando às agências de controle do fogo a capacidade de efetivamente combater fogos em áreas de sensibilidade estética – tais como parques nacionais e áreas semi-urbanas – onde retardantes de corantes permanentes são menos desejáveis ou inaceitáveis.

Em 1985, pela primeira vez se introduziram retardantes baseados em uma mistura sinergística de sulfato de amônia e fosfato de amônia. A nova formulação apresentou um desempenho como retardante de fogo similar aos retardantes de fosfato de amônia, porém a um custo inferior. Em 1995, esta mistura de fosfato e sulfato foi eliminada em favor de uma formulação de fosfato, a qual apresentava efeitos ambientais mais favoráveis.

Os combatentes do fogo devem ser equipados com as melhores ferramentas disponíveis. Agências de controle do fogo têm usado retardantes à base de fosfato para combater incêndios florestais há anos. Em contraste, testes independentes comprovaram que estes são mais efetivos do que qualquer outra solução, incluindo o cloreto de magnésio. É por isso que acreditamos que o fosfato é o mais usado de todos os ingredientes químicos em retardantes de longa duração.

Efeito de Vários Produtos na Intensidade do Fogo – 50% do Combustível Tratado

• As razões de intensidade e máxima são determinadas pela divisão do calor total gerado pelo fogo tratado por dados comparáveis de fogos não tratados

Substâncias Testadas no Estudo de Blakely de 1970