Das Inferno breitet sich immer weiter aus und erreicht schließlich auch menschliche Siedlungsbereiche: In den Nachrichten werden wir immer wieder mit den verheerenden Folgen von Waldbränden konfrontiert. Studien zufolge wird die Lage auch immer brenzlicher: Durch Veränderung der natürlichen Waldökosysteme und die häufigeren Dürren im Zuge des Klimawandels nimmt die Waldbrandgefahr in einigen Teilen der Welt deutlich zu. Neben der Natur ist davon auch der Mensch betroffen: In den letzten Jahren haben Waldbrände enorme Schäden an Häusern und Infrastrukturen verursacht. Deshalb widmen sich derzeit einige Forschungsteams der Entwicklung von neuen Strategien, um dem Bedrohungspotenzial der Waldbrände entgegenzutreten. Dieses Thema stand auch im Zentrum der August-Ausgabe von bild der wissenschaft.
Brandschutzeffekt trotz Austrocknung
Im Fokus der Forschenden um Changxin Dong von der Stanford University stand nun die Entwicklung von Verfahren zum Schutz von Gebäuden und Infrastrukturen vor herannahenden Waldbränden. Das Ziel ist dabei, Haus und Co. durch die Behandlung mit speziellen Substanzen vor dem Feuerfangen oder Hitzeschäden zu schützen. Dazu sind bereits wasserhaltige Gel-Substanzen im Einsatz, die auf Oberflächen gesprüht werden können. Diese sogenannten Hydrogele werden aus superabsorbierenden Polymeren hergestellt. Mit Wasser vermischt und auf ein Gebäude gesprüht, quellen sie zu einer gallertartigen Substanz auf, die an den Oberflächen haftet und eine feuchte Schutzschicht bildet. Doch das Konzept hat bisher einen erheblichen Nachteil: Hydrogele trocknen bei der Hitze und dem oft starken Luftstrom im Zuge von Bränden schnell aus und verlieren ihre Wirkung. „Unter den typischen Bedingungen eines Waldbrandes trocknen die derzeitigen Hydrogele innerhalb von 45 Minuten aus“, sagt Seniorautor Eric Appel von der Stanford University.
Deshalb haben die Forschenden das Konzept nun in eine Version mit nachhaltiger Wirksamkeit verwandelt. Ihre Idee war dabei: Bei Austrocknung sollte sich das Hydrogel in ein sogenanntes Aerogel verwandeln, das eine stabile Brandschutz-Wirkung entfalten kann. Als Ausgangsmaterial nutzen sie bei der Entwicklung erneut ein wasserhaltiges Hydrogel auf Polymerbasis. Der Mischung setzten sie dann allerdings eine entscheidende Komponente hinzu: Partikel aus Silizium. Die gallertartige Mischung kann dann wie bei den bisherigen Versionen auf Oberflächen gesprüht werden und sich festsetzen. Das enthaltene Wasser kann anschließend auch wie bisher seine Schutzfunktion gegenüber Feuer ausüben. Doch nachdem es verdampft ist, wird das System nicht wirkungslos: Die enthaltenen Silizium-Partikel bilden im Zuge der Austrocknung ein Aerogel. „Dieses Material wirkt hoch isolierend und streut Hitze, sodass das darunter liegende Substrat geschützt wird“, erklärt Appel. „Wir haben somit ein Gel entwickelt, das ein breiteres Anwendungsfenster als bisher hat – man kann es früher bei Brandgefahr versprühen und trotzdem den Schutz erhalten“, so der Forscher.
