رغوة إطفاء الحرائق

رغوة إطفاء الحرائق هي رغوة تُستخدم لإخماد الحرائق . وتتمثل وظيفتها في تبريد النار وتغطية الوقود، مما يمنع ملامسته للأكسجين، وبالتالي إخماد الاحتراق . وقد اخترع رغوة إطفاء الحرائق المهندس والكيميائي المولدوفي ألكسندر لوران عام 1902. ^{[ 1 ]}

يجب أن تنتج المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة رغوة بتركيزات أقل من 1%. المكونات الأخرى للرغوات المقاومة للحريق هي المذيبات العضوية (مثل ثلاثي ميثيل ثلاثي ميثيلين جليكول وهيكسيلين جليكول )، ومثبتات الرغوة (مثل كحول لوريل )، ومثبطات التآكل .

• تتميز الرغوات منخفضة التمدد، مثل الرغوات المائية المكونة للأغشية (AFFFs)، بنسبة تمدد أقل من 20، وهي منخفضة اللزوجة، وقابلة للحركة، ويمكنها تغطية مساحات كبيرة بسرعة.
• تتميز الرغوات متوسطة التمدد بنسبة تمدد تتراوح بين 20 و200. ^{[ 2 ]}
• تتميز الرغوات عالية التمدد بنسبة تمدد تزيد عن 200-1000 وهي مناسبة للأماكن المغلقة مثل حظائر الطائرات، حيث تكون هناك حاجة إلى التعبئة السريعة.
• تحتوي الرغوات المقاومة للكحول على بوليمر يشكل طبقة واقية بين سطح الاحتراق والرغوة، مما يمنع تحللها بفعل الكحول الموجود في الوقود المحترق. تُستخدم هذه الرغوات في إخماد حرائق الوقود الذي يحتوي على مواد مؤكسجة ، مثل ميثيل ثالثي بوتيل الإيثر (MTBE)، أو حرائق السوائل التي أساسها أو تحتوي على مذيبات قطبية .

طُوِّرت رغوة الفئة (أ) في منتصف ثمانينيات القرن الماضي لمكافحة حرائق الغابات . تعمل هذه الرغوة على خفض التوتر السطحي للماء، مما يُسهِّل ترطيبها وتشبعها بالماء. كما أنها تخترق الجمر وتُخمِده في الأعماق، مما يُساعد على إخماد الحريق ويمنع اشتعاله مجددًا. ^{[ 3 ]} وقد أدت التجارب الناجحة إلى اعتمادها لمكافحة أنواع أخرى من حرائق الفئة (أ) ، بما في ذلك حرائق المباني. ^{[ 4 ]}

صُممت رغوة الفئة B خصيصًا لحرائق السوائل القابلة للاشتعال . قد يؤدي استخدام رغوة الفئة A في حريق من الفئة B إلى نتائج غير متوقعة، لأن رغوة الفئة A غير مصممة لاحتواء الأبخرة المتفجرة الناتجة عن السوائل القابلة للاشتعال. وتنقسم رغوة الفئة B إلى نوعين رئيسيين.

لكل نوع من أنواع الرغوة استخداماته. تُستخدم الرغوات عالية التمدد عند الحاجة إلى ملء مساحة مغلقة، مثل قبو أو حظيرة طائرات، بسرعة. أما الرغوات منخفضة التمدد فتُستخدم في حالات انسكاب المواد المحترقة. تُعدّ رغوة AFFF الأنسب لانسكاب وقود الطائرات، بينما تُفضّل رغوة FFFP في الحالات التي يُمكن أن يُشكّل فيها الوقود المحترق بركًا أعمق، وتُناسب رغوة AR-AFFF انسكاب الكحولات. تُشكّل رغوة FFF عالية الأداء بدائل فعّالة لرغوتي AFFF وAFFF-AR في تطبيقات مُختلفة. وتُوفّر رغوة AR-AFFF أو AR-FFFP أعلى مستويات المرونة. يجب استخدام رغوة AR-AFFF في المناطق التي يُخلط فيها البنزين بمواد مؤكسجة، لأن الكحولات تمنع تكوّن طبقة عازلة بين رغوة FFFP والبنزين، مما يُؤدي إلى تفتّت الرغوة، ويجعلها عديمة الفائدة تقريبًا.

لطالما كان الماء وسيلة شائعة لإخماد الحرائق، ولكنه ليس الخيار الأمثل في جميع الحالات. فعلى سبيل المثال، عادةً ما يكون الماء غير فعال في إخماد حرائق النفط، وقد يكون خطيرًا. ولذلك، طُوّرت رغوة إطفاء الحرائق خصيصًا لهذا الغرض.

في عام ١٩٠٢، ابتكر المهندس والكيميائي الروسي ألكسندر لوران طريقةً لإطفاء حرائق السوائل القابلة للاشتعال بتغطيتها بالرغوة . كان لوران يعمل مدرسًا في مدرسة بباكو ، مركز صناعة النفط الروسية آنذاك. وقد أثار إعجابه حرائق النفط الكبيرة التي يصعب إخمادها والتي رآها هناك، فسعى لوران لإيجاد مادة سائلة قادرة على التعامل معها بفعالية. فاخترع رغوة إطفاء الحرائق، التي جُرِّبت بنجاح في تجارب عامي ١٩٠٢ و١٩٠٣. ^{[ ١ ]} وفي عام ١٩٠٤، حصل لوران على براءة اختراع لاختراعه، وطوّر أول مطفأة رغوية في العام نفسه. ^{[ ٨ ]}

كانت الرغوة الأصلية عبارة عن خليط من مسحوقين وماء، يتم إنتاجه في مولد رغوة. سُميت بالرغوة الكيميائية نسبةً إلى التفاعل الكيميائي الذي يُنتجها. عمومًا، كان المسحوقان المستخدمان هما بيكربونات الصوديوم وكبريتات الألومنيوم ، مع إضافة كميات قليلة من الصابونين أو عرق السوس لتثبيت الفقاعات. استخدمت طفايات الرغوة اليدوية نفس المادتين الكيميائيتين في محلول. لتشغيل الطفاية، كان يُكسر ختمها وتُقلب، مما يسمح للسوائل بالاختلاط والتفاعل. الرغوة الكيميائية عبارة عن محلول مستقر من فقاعات صغيرة تحتوي على ثاني أكسيد الكربون ، وهي أقل كثافة من الزيت أو الماء، وتتميز بقدرتها على تغطية الأسطح المستوية. ولأنها أخف من السائل المشتعل، فإنها تتدفق بحرية فوق سطح السائل وتُخمد الحريق عن طريق الخنق (إزالة/منع الأكسجين). تُعتبر الرغوة الكيميائية اليوم قديمة الطراز نظرًا للكميات الكبيرة من المسحوق المطلوبة، حتى لإخماد الحرائق الصغيرة.

في أربعينيات القرن العشرين، طوّر بيرسي لافون جوليان نوعًا محسّنًا من الرغوة يُسمى "أيروفوم" . باستخدام الحركة الميكانيكية، يُخلط مُركّز سائل قائم على البروتين ، مصنوع من بروتين الصويا ، بالماء إما في جهاز خلط أو فوهة تهوية لتكوين فقاعات هوائية ذات تدفق حر. وقد ساهمت نسبة تمدده العالية وسهولة استخدامه في انتشاره. تتلوث رغوة البروتين بسهولة ببعض السوائل القابلة للاشتعال، لذا يجب توخي الحذر بحيث تُوضع الرغوة فوق السائل المشتعل فقط. تتميز رغوة البروتين ببطء إخمادها للحريق، لكنها اقتصادية لأغراض السلامة بعد الحريق.

في أوائل خمسينيات القرن العشرين، ابتكر هربرت إيسنر في إنجلترا، في مؤسسة أبحاث السلامة في المناجم (التي تُعرف الآن باسم مختبر الصحة والسلامة)، رغوة عالية التمدد لمكافحة حرائق مناجم الفحم. وفي عام ١٩٥٢، قرأ ويل بي. جاميسون، مهندس تعدين من ولاية بنسلفانيا، عن الرغوة المقترحة، وطلب المزيد من المعلومات حول الفكرة. فشرع في العمل مع مكتب المناجم الأمريكي على الفكرة، واختبر ٤٠٠ تركيبة حتى تم التوصل إلى مركب مناسب. وفي عام ١٩٦٤، اشترت شركة والتر كيد (التي تُعرف الآن باسم كيد ) براءات اختراع الرغوة عالية التمدد. ^{[ ٩ ]}

في ستينيات القرن الماضي، طورت شركة ناشيونال فوم رغوة الفلوروبروتين . مكونها الفعال هو مادة خافضة للتوتر السطحي مفلورة ، تتميز بخاصية طرد الزيت لمنع التلوث. وبشكل عام، تُعد رغوة الفلوروبروتين أفضل من رغوة البروتين، إذ يوفر عمرها الطويل حمايةً أكبر عند الحاجة للدخول لأغراض الإنقاذ. كما تتميز رغوة الفلوروبروتين بسرعة إخماد الحريق، ويمكن استخدامها مع المواد الكيميائية الجافة التي تُدمر رغوة البروتين.

في منتصف ستينيات القرن الماضي، طوّرت البحرية الأمريكية رغوة إطفاء الحرائق المائية (AFFF). تتميز هذه الرغوة الاصطناعية بلزوجة منخفضة وتنتشر بسرعة على سطح معظم أنواع الوقود الهيدروكربوني . تتشكل طبقة رقيقة من الماء أسفل الرغوة، مما يُبرّد الوقود السائل ويمنع تكوّن الأبخرة القابلة للاشتعال. يُسهم هذا في إخماد الحريق بشكل فعّال، وهو عامل مهم في عمليات الإنقاذ والإطفاء في حالات حوادث الطائرات.

في أوائل سبعينيات القرن الماضي، ابتكرت شركة ناشيونال فوم تقنية رغوة إطفاء الحرائق المقاومة للكحول (AR-AFFF). تُعدّ AR-AFFF رغوة اصطناعية مصممة خصيصًا لكل من المواد الهيدروكربونية والمذيبات القطبية . المذيبات القطبية سوائل قابلة للاشتعال تُتلف رغوة إطفاء الحرائق التقليدية، إذ تسحب هذه المذيبات الماء الموجود في الرغوة، مما يؤدي إلى تفكك طبقة الرغوة. لذا، تتطلب هذه الأنواع من الوقود رغوة مقاومة للكحول أو المذيبات القطبية. يجب رش الرغوة المقاومة للكحول على سطح ما، ثم تركها تتدفق فوقه لتشكيل غشائها، على عكس رغوة إطفاء الحرائق التقليدية التي يمكن رشها مباشرة على النار.

في عام ١٩٩٣، استحوذت شركة بايروكول تكنولوجيز على حقوق براءة اختراع عامل ترطيب يتميز بخصائص تبريد فائقة، فعال في إخماد حرائق الفئات أ، ب، د، بالإضافة إلى الحرائق المضغوطة والحرائق ثلاثية الأبعاد التي تشمل كلاً من الوقود الهيدروكربوني والمذيبات القطبية مثل الكحول والإيثانول. يُسوّق عامل الترطيب تحت اسم بايروكول. وقد مُنحت شركة بايروكول تكنولوجيز جائزة الرئيس للكيمياء الخضراء لعام ١٩٩٨ من وكالة حماية البيئة الأمريكية. وصفت كارول براونر، مديرة وكالة حماية البيئة الأمريكية في عام ١٩٩٨، بايروكول بأنه "تقنية الألفية الثالثة: تطوير وطرح تجاري لعامل إطفاء وتبريد حرائق صديق للبيئة". أدى نزاع مع الشركة المصنعة، باومز كاستورين، إلى قيام باومز بإعادة تسمية هذه التركيبة تحت اسم نوفاكول يو إي إف، وهي تبيع هذا المنتج بهذا الاسم منذ عام ٢٠٠٨.

في عام ٢٠٠٢، أطلقت شركة BIOEX الفرنسية، الرائدة في مجال رغوة إطفاء الحرائق والمصنعة للرغوات الصديقة للبيئة، أول رغوة خالية من الفلور (ECOPOL) في السوق. يتميز هذا المركز الرغوي بفعاليته العالية في إخماد حرائق الهيدروكربونات من الفئة B والمذيبات القطبية، بالإضافة إلى حرائق الفئة A. وقد تمثل التحدي البيئي الذي واجهته الشركة في إقناع عملائها باختيار جيلها الجديد من المنتجات الصديقة للبيئة، الخالية تمامًا من الفلور، والتي أثبتت فعاليتها. ^{[ ١٠ ]}

في عام ٢٠١٠، طورت شركة أوركيد إنترناشونال الفرنسية أول رغوة خالية من الفلور (FFHPF)، وهي الرغوة الأعلى أداءً من حيث خلوها من الفلور. وقد حققت هذه الرغوة معدل تحلل بنسبة ٩٧٪، وتسوقها الشركة حاليًا تحت العلامة التجارية "بلو فوم". تُستخدم هذه الرغوة بنسبة ٣٪ في إخماد حرائق الهيدروكربونات والمذيبات القطبية.

أظهرت الدراسات أن مادة PFOS ملوثٌ ثابتٌ، يتراكم بيولوجيًا، وسام . ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} أُضيفت إلى الملحق ب من اتفاقية ستوكهولم بشأن الملوثات العضوية الثابتة في مايو 2009. ^{[ 14 ]} حظرت اللوائح في الولايات المتحدة وكندا والاتحاد الأوروبي وأستراليا واليابان إنتاج المنتجات الجديدة القائمة على مادة PFOS، بما في ذلك رغوة إطفاء الحرائق. ^{[ 15 ]} أوقفت شركة 3M إنتاج مادة PFOS تدريجيًا في عام 2002 بسبب مخاوف تتعلق بسميتها. ^{[ 16 ]}

وجدت إحدى الدراسات، التي نُشرت عام 2015، أن رجال الإطفاء كانوا أكثر عرضة لوجود مواد خافضة للتوتر السطحي مفلورة في مجرى دمائهم . ^{[ 17 ]} وفي عام 2016، دفعت القوات الجوية الأمريكية 4.3 مليون دولار أمريكي مقابل نظام لمعالجة المياه لسكان المناطق الواقعة أسفل قاعدة بيترسون الجوية في كولورادو . ^{[ 18 ] [ 19 ]}

في الولايات المتحدة، تخضع عمليات تصريف رغوة إطفاء الحرائق المائية (AFFF) من السفن إلى المياه السطحية للتنظيم من قبل وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) ووزارة الدفاع ، بموجب قانون المياه النظيفة . ^{[ 20 ] [ 21 ]}

في أستراليا، أصدرت هيئة حماية البيئة في نيو ساوث ويلز عام 2015 بيانًا عامًا بشأن السلامة العامة ، وذلك عقب تلوث مصدر مياه بالقرب من قاعدة ويليامتاون التابعة لسلاح الجو الملكي الأسترالي . وأُفيد بأن المياه السطحية والجوفية والأسماك تحتوي على مواد كيميائية من رغوة إطفاء الحرائق التي أطلقتها القاعدة المحلية لسلاح الجو الملكي الأسترالي قبل تغييرات بروتوكولات التدريب في عام 2008. ^{[ 22 ]} ونُصح سكان المنطقة بعدم استهلاك أي مياه جوفية، بالإضافة إلى البيض والمأكولات البحرية من الحيوانات التي تعرضت للمياه الملوثة. ^{[ 23 ]} وأدى هذا الاكتشاف إلى حظر جميع أنواع الصيد في مياه خليج فولرتون حتى بداية أكتوبر 2016. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

في عام 2017، كانت وزارة الدفاع الأسترالية تتعامل مع دعويين قضائيتين جماعيتين رفعهما المتضررون من التلوث في ويليامتاون ومركز أوكي للطيران التابع للجيش . ^{[ 26 ] [ 27 ]} إلى جانب العديد من المطارات وخدمات الإطفاء، تُجري وزارة الدفاع تحقيقات في احتمالية التلوث في 18 موقعًا عسكريًا في جميع أنحاء أستراليا. ^{[ 28 ]} وفي ويليامتاون، تُجري الوزارة أيضًا دراسات حول امتصاص التلوث وبقائه في النباتات والدجاج والبيض. ^{[ 29 ]}

في ديسمبر/كانون الأول 2017، أعلن وزير البيئة النيوزيلندي عن اكتشاف مستويات أعلى من المسموح بها من مادتي PFOS وPFOA في المياه الجوفية في قاعدتين تابعتين لسلاح الجو الملكي النيوزيلندي ، ويُعتقد أن ذلك ناتج عن استخدام رغوة إطفاء الحرائق التي تحتوي على هاتين المادتين في الماضي. ^{[ 30 ]} وطُلب من السكان القاطنين بالقرب من القاعدتين الجويتين شرب المياه المعبأة في زجاجات لحين إجراء المزيد من الاختبارات. ^{[ 31 ]}

في عام 2020، تخطط وكالات حكومية في الولايات المتحدة للتخلص من رغوة إطفاء الحرائق، إما عن طريق الحرق أو الدفن. وسيتم التخلص من ما يقرب من مليون جالون أمريكي (3800 كيلولتر) من الرغوة في الولايات المتحدة. ولا تزال وكالة حماية البيئة ووكالات الولايات تدرس المخاطر الصحية المحتملة لحرق رغوة إطفاء الحرائق المائية. ^{[ 32 ]}    

• نظام رغوة الهواء المضغوط
• إزالة السكان بالرغوة - غالبًا ما يتم ذلك باستخدام رغوة إطفاء الحرائق
• مسار رغوي
• الجدول الزمني للأحداث المتعلقة بمواد البيرفلورو ألكيل والبولي فلورو ألكيل
• الماء الرطب

• شركة أسوشيتد للحماية من الحرائق، 16 سبتمبر 2006
• كلارك، ويليام إي. مبادئ وممارسات مكافحة الحرائق. نيو جيرسي: سادل بروك، 1991.
• هاوثورن، محرر. سوائل البترول: مكافحة الحرائق والطوارئ. نيو جيرسي: إنجلوود كليفس، 1987
• ريتشر، أنطون. الابتكار: أفكار تُطوّر مكافحة الحرائق. المجلد 20، العدد 6، مجلة عالم الحرائق الصناعية. 5 أكتوبر 2005
• http://fireworld.com/Archives/tabid/93/articleType/ArticleView/articleId/86678/Innovation.aspx مؤرشف بتاريخ 2 مارس 2014 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine)
• ريني، فارغيز. رغوة إطفاء الحرائق القابلة للتحلل الحيوي. دبي: مجلة، 2007.

• وسائط متعلقة برغوة إطفاء الحرائق على ويكيميديا ​​كومنز