در سال 2002 شرکت BIOEX اولین فوم آتش نشانی بدون فلوئور را تولید نمود که این فوم در جوامع بین المللی تحت عنوان FFF (Fluorine-Free Foam) یا F3 مطرح شده است. فوم بدون فلوئور در آتش های کلاس A و B موثر می باشد.

فوم های بدون فلوئور سازگار و دوستدار محیط زیست بوده و به اصطلاح eco-friendly نامیده می شوند. در واقع با استفاده از آن می توان از محیط زیست و سلامت انسان محافظت کرد و در عین حال ایمنی آتش سوزی را نیز در نظر گرفت. فوم های سبز (بدون فلوئور) برخلاف فوم های فلوئوردار در محیط پایدار نبوده و قابل تجزیه می باشند. این نوع از فوم ها حاوی هیچگونه مواد پرفلوئوروآلکیل و پلی فلوئوروآلکیل که با نام اختصاریPFAS شناخته می شوند نیستند. این فوم در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، فرودگاه ها، صنایع دریایی، آتش نشانی ها و… برای محافظت در برابر آتش کارایی دارد.

فوم های FFF یک پوشش مقاوم در بالای سوخت در آتش می سازند و یک اثر خنک کنندگی نیز برای خاموش کردن سریع آتش ایجاد می کنند. این فوم ها را می توان در انبساط کم، متوسط ​​و زیاد بکارگیری کرد. همچنین عملکرد اطفاء حریق و مقاومت در برابر برگشت حریق خوبی را ارائه می دهند.
اگرچه فوم های حاوی PFAS نسبت به فوم های بدون فلوئور موثرتر هستند، اما در مطالعات علمی متعدد، PFAS با اثرات مضر بر انسان و حیوانات مرتبط است و به طور طبیعی در محیط تجزیه نمی شود.

فوم های آتش نشانی “پتویی” را روی سوخت مایع تشکیل می دهند که به عنوان مانعی عمل می کند و از خروج بخارات قابل اشتعال از مایع جلوگیری می کند. این به خاموش کردن آتش و جلوگیری از اشتعال اضافی بخارات کمک می کند. هرچه این روکش فوم پایدارتر و ماندگارتر باشد، فوم در محتوی بخارات قابل اشتعال و در نهایت خاموش کردن آتش موثرتر است.

پروژه فلورین فری در دنیا

مشکل اصلی :

اگرچه فوم های حاوی PFAS نسبت به فوم های بدون فلوئور موثرتر هستند، اما در مطالعات علمی متعدد، PFAS با اثرات مضر بر انسان و حیوانات مرتبط است و به طور طبیعی در محیط تجزیه نمی شود. در پاسخ به اثرات منفی PFAS، وزارت دفاع در ژانویه 2023 مشخصات عملکرد جدیدی را برای فوم های آتش نشانی مورد استفاده در PDF نظامی صادر کرد. این مشخصات الزامات عملکردی فوم های آتش نشانی مورد استفاده در پایگاه های نظامی را مشخص می کند. این فوم ها باید بتوانند به طور موثر آتش سوزی سوخت مایع هیدروکربنی کلاس B را بدون حاوی PFAS خاموش کنند.

مرحله بعدی :

تلاش های زیادی برای یافتن جایگزین های موثر برای فوم های آتش نشانی حاوی PFAS در حال انجام است. با این حال، با توجه به قوانین به سرعت در حال تحول و فوریت این موضوع، محققان امیدوارند که مواد افزودنی را برای فرمول‌های فوم موجود بیابند که بتوانند سریع‌تر در این زمینه مستقر شوند.
محققان آزمایشگاه فیزیک کاربردی جانز هاپکینز (APL) در پاسخ به دستور جدید وزارت دفاع (DoD) که خرید و استفاده از فوم های تشکیل دهنده فیلم آبی حاوی PFAS (AFFF) را برای اطفای حریق در پایگاه های نظامی در سال 2024 حذف می کند. در لورل، مریلند، در حال آزمایش و ارزیابی افزودنی‌ها برای افزایش قابلیت‌های اطفای حریق سرکوب‌کننده‌های آتش بدون PFAS تجاری برای استفاده نظامی هستند.

PFAS، مخفف مواد پرفلوئوروآلکیل و پلی فلوروآلکیل، همچنین به عنوان “مواد شیمیایی برای همیشه” شناخته می شود، مواد شیمیایی پیچیده و طولانی مدتی هستند که در بسیاری از محصولات خانگی یافت می شوند. آنها همچنین جزء فیلم AFFF مورد استفاده توسط ارتش را تولید می کنند. دانیل ناچمن، ژئوشیمیدان در APL و محقق اصلی این مطالعه توضیح داد: فوم های آتش نشانی که توسط ارتش استفاده می شود باید بتوانند آتش های کلاس B را که شامل مایعات قابل اشتعال و احتراق مانند بنزین، الکل یا رنگ های روغنی است، خاموش کنند. پیوندهای کربن و فلوئور که در PFAS می‌بینیم از قوی‌ترین پیوندهایی هستند که در شیمی می‌شناسیم، و در تشکیل فیلم و خاموش کردن آتش واقعاً خوب هستند. پیوندهای کربن و فلوئور موجود در PFAS آنقدر قوی هستند که مواد شیمیایی به طور طبیعی در محیط تجزیه نمی شوند. PFAS در آب، هوا و خاک در سرتاسر جهان شناسایی شده است و مطالعات علمی این مواد شیمیایی را با اثرات مضر بر انسان و حیوانات مرتبط دانسته اند.

یک مشکل فوری

در سال 2019، وزیر دفاع یک کارگروه را برای بررسی و هماهنگی تلاش‌های اصلاحی PFAS وزارت دفاع ایجاد کرد. این کارگروه بیش از 700 مکان نظامی فعال را شناسایی کرد که در آن PFAS ممکن است به خاک یا آب های زیرزمینی نشت کرده باشد و به طور فعال در حال پاکسازی و جستجوی جایگزین های AFFF است. APL توسط برنامه تحقیق و توسعه استراتژیک محیطی انتخاب شد، که به دنبال تحقیق برای بهبود عملکرد زیست محیطی وزارت دفاع آمریکا است تا افزودنی‌های بیشتری را در فوم‌های آتش نشانی بدون PFAS ادغام کند. ناچمن گفت: “وزارت دفاع به دنبال حل سریع این مشکل است.” فوم‌های بدون PFAS که در حال حاضر در بازار هستند، الزامات نظامی برای AFFF قدیمی را برآورده نمی‌کنند، بنابراین ما فوراً به دنبال اجزای شیمیایی مختلف هستیم تا به فرمول‌های آن‌ها اضافه کنیم که آنها را مؤثرتر کند.»

اکثر این تلاش‌ها در سراسر صنعت برای توسعه فرمول‌های کاملاً جدید است، اما با توجه به فوریت، APL در جستجوی افزودنی‌هایی برای فرمول‌های موجود است که می‌توانند سریع‌تر در این زمینه به کار گرفته شوند. محققان APL کشف کردند که اکتانول، یک ترکیب آلی که اغلب در عطرها و اسانس‌ها یافت می‌شود، و بیوچار، پسماند زغال‌مانندی که از سوختن مواد آلی تولید می‌شود، قابلیت‌های اطفای حریق را در دو فوم بدون PFAS بهبود بخشیده و عملکرد را در هر دو زمان برای خاموش کردن و سوختن افزایش می‌دهد. – زمان بازگشت – یا اینکه آتش پس از خاموش شدن چقدر سریع شعله ور می شود.

این تیم با آزمایش‌های آزمایشگاهی در APL شروع کردند و ویژگی‌های شیمیایی فوم‌ها مانند ویسکوزیته و کشش سطحی را مشخص کردند. آنها به سمت آزمایش های آتش سوزی در مقیاس کوچک پیش رفتند تا همبستگی بین این متغیرها را تأیید کنند و امیدوارکننده ترین ترکیبات فوم ها و مواد افزودنی را شناسایی کنند. سپس این مخلوط ها در آزمایش های میدانی 28 فوت مربعی توسط همکاران در Jensen Hughes، یک شرکت مهندسی حفاظت از آتش با تخصص گسترده در ارزیابی مهار آتش، آزمایش شدند. در حالی که افزودنی‌ها بهبود قابل توجهی در قابلیت‌های اطفاء حریق فوم‌های بدون PFAS نشان دادند، اما هنوز مشخصات نظامی برای AFFF قدیمی را برآورده نمی‌کنند. ناچمن گفت: «این یک گام واقعاً عالی در سفر ما برای توسعه و ارزیابی مواد افزودنی است که می‌توانند عملکرد فوم‌های بدون PFAS را با هدف نهایی برآوردن و/یا فراتر از استانداردهای تعیین‌شده توسط AFFF افزایش دهند.» این چالش مهمی است که کشور ما با آن مواجه است و ما مطمئن هستیم که می‌توانیم آن را حل کنیم.»

قابلیت‌های عملیاتی فوم‌های آتش‌نشانی کلاس B بدون فلوئور (F3s) مناسب برای سوخت هیدروکربن مایع و سوخت‌های حلال قطبی از زمان توسعه اولیه آن‌ها در اوایل دهه 2000 توسط تد شفر که برای شرکت 3M کار می‌کرد، به پیشرفت و گسترش چشمگیری ادامه داده است. اکنون به عنوان عوامل آتش نشانی با عملکرد بالا به خوبی تثبیت شده اند.

• فوم های اطفاء حریق بدون فلوئور کلاس B فعلی با کیفیت بالا می توانند تمام گواهینامه های استاندارد عملکرد اطفاء حریق را که برای AFFF و فوم های مربوطه اعمال می شود، برآورده کنند. از جمله استفاده در حوادث بسیار بزرگ مانند نشت و آتش سوزی پالایشگاه ها، مخازن ذخیره سوخت فله، تولید نفت و گاز و حمل و نقل از سال 2003 [ارسال ECHA آوریل 2016].

• فوم های آتش نشانی بدون فلوئور دارای مزایای مالی، اجتماعی-اقتصادی، بهداشت عمومی و زیست محیطی قابل توجهی نسبت به فوم های آتش نشانی با پایه فلوروشیمیایی هستند. زیست تخریب پذیر تنها با اثرات کوتاه مدت، موضعی و خود ترمیم کننده در مقابل PFAS بسیار پایدار در AFFF که همگی سمی و زیست انباشته به درجات مختلف برای محیط زیست و سلامت انسان هستند، فوم های حاوی فلوئ.ر منجر به آلودگی در سراسر جهان شده است.

• آلودگی PFAS اغلب به زمین های کشاورزی گسترش می یابد،
آبراه هایی که برای صنعت، تفریح، ماهیگیری و آبزی پروری و همچنین آب های سطحی یا زیرزمینی برای آب آشامیدنی استفاده می شوند. حذف PFAS (به ویژه PFAS با زنجیره کوتاه) برای محصولات کشاورزی، شیلات، صنایع، دام و سلامت انسان بسیار دشوار و پرهزینه است.

• آلودگی PFAS سایت‌های ناشی از حوادث فوم یا تمرین منجر به ایجاد توده‌های بزرگ آلودگی با گرادیان پایین می‌شود که ممکن است کیلومترها خارج از سایت را تحت تأثیر قرار دهد. PFAS با زنجیره کوتاه (≤C6) متحرک‌تر است و حذف آن از آب‌های زیرزمینی یا فاضلاب دشوارتر است از ترکیبات زنجیره بلندتر (> C6) مانند PFOS یا PFOA.
فوم های بدون فلوئور به طور طبیعی در خاک، آبراه ها یا آب های زیرزمینی تخریب می شود.
تخلیه به محیط‌های حساس هیدرولوژیکی یا آبی مانند آبراه‌های محصور می‌تواند اثرات محدود، محلی و کوتاه‌مدت ایجاد کند، اما تا حد زیادی خود اصلاح می‌شود.

• اصلاح و پاکسازی آلودگی PFAS، در صورت وجود به هیچ وجه امکان پذیر نیست، و بسیار گران است، زمان بر است و اثرات اجتماعی-اقتصادی قابل توجهی مانند از دست دادن منابع آب آشامیدنی، از بین رفتن تولیدات کشاورزی، آسیب به ماهیگیری رودخانه ها و فراساحل، کاهش ارزش اموال، مشکلات اقتصادی و روانی برای ساکنان آسیب دیده نیز دارد. به عنوان پیامدهای جدی دراز مدت سلامت عمومی. همراه با این موارد، از دست دادن اعتماد عمومی به دولت، درک نامطلوب عمومی از خطرات سلامتی، آسیب به شهرت و از دست دادن تصویر برند برای صنعت، پیگرد قانونی احتمالی توسط رگولاتور، و طبقه قانونی طولانی و گران است.

• از اوایل تا اواسط دهه 2000 بسیاری از کاربران فوم مانند صنایع شیمیایی، آتش نشانی، فرودگاه ها، انبارهای سوخت فله، بنادر، سکوهای نفت و گاز و پالایشگاه ها به فوم های بدون فلوئور تبدیل شده اند و کارایی خود را در استفاده عملیاتی نشان داده اند.
بازار فوم بدون فلوئور اکنون به خوبی تثبیت شده و بسیار رقابتی است و نمی توان آن را به عنوان یک فناوری آزمایش نشده یا جدید توصیف کرد. در حال حاضر پیشرفت های منظم در فرمول ها برای کاربردهای تخصصی مختلف در حال انجام است.

• هوانوردی فدرال ایالات متحده یکی از افرادی است که دیر به تغییر می پردازد
مقامات (FAA) که در حال حاضر نیاز دارند که فوم های آتش نشانی فلوئوردار MILSpec در فرودگاه های غیرنظامی استفاده شوند. با به رسمیت شناختن PFAS که نقش مهمی در مشکلات جاری آلودگی دارد، قانون مجوز هوانوردی فدرال ایالات متحده در سال 2018 که اخیراً تصویب شده است، الزام استفاده از فوم فلوئوردار در فرودگاه های FAA ایالات متحده را حذف می کند. به طور مشابه، وزارت نیروی دریایی ایالات متحده، متولی MIL-Spec چند سالی است که در حال بررسی تغییر MIL-Spec است
استانداردی که به جای ارجاع به محتویات و خواص شیمیایی خاص بر اساس عملکرد باشد.

• یک مزیت کلیدی فوم های بدون فلوئور این است که آنها تقریباً هیچ یک از اثرات منفی فومهای حاوی فلوئور را ندارند و در آسیب آنها به صورت مقطعی و کوتاه مدت می باشد زیرا به راحتی در محیط زیست تخریب می شون

در کنار پیشرفتهاي چشمگیر در ساختار فومهاي آتش نشانی و بهبود خواص اطفاء کنندگی آن، در سالهاي اخیر تحقیقات شرکتهاي تولید کنندهي فومهاي آتش نشانی بر روي تولید فوم هایی متمرکز بوده است؛ که به لحاظ زیست محیطی نیز تبعات منفی کمتري را به دنبال داشته باشد. در بیشتر کشورها تولید و مصرف فومهاي آتشنشانی تحت نظارت قوانین محیط زیست است. زیرا ترکیباتی که در تولید آن مورد استفاده قرار میگیرد، در فهرست موادي قرار دارد که میتواند اثرات جبران ناپذیري را بر محیط زیست داشته باشد. البته جایگزین کردن یک نمونه فوم به جاي دیگري فقط تا حدودي میتواند عوارض زیستمحیطی استفاده از آن را کاهش دهد. با رعایت 4 نکته میتوان در زمان استفاده از فوم بالاترین درجه محافظت از محیط زیست را انتظار داشت. نکتهي اول طراحی دقیق و مناسب سیستمهاي فوم ساز به گونهاي است که فوم و آب به اندازه کافی، با یکدیگر ترکیب شوند. نکته دوم دقت در مراحل نگهداري و تعمیرات سیستم فوم ساز میباشد. نکته سوم جلوگیري از تخلیهي نا به هنگام فوم در محیط و نکته چهارم یافتن روشی براي تسخیر و کنترل کردن هرگونه تخلیه فوم میباشد.