وقتی یک آتشسوزی رخ میدهد، اولین واکنش برای خاموش کردن آن معمولاً استفاده از آب است. اما آیا آب برای خاموش کردن همه انواع حریق مناسب است؟ پاسخ قطعاً خیر. به عنوان مثال، در آتشسوزیهایی که سوخت آنها مایعات قابل اشتعال (مانند نفت یا بنزین) است، آب نهتنها کمک زیادی نمیکند بلکه ممکن است خطر را افزایش دهد؛ چون آب سنگینتر از سوختهای مایع بوده و در صورت ریختن روی آنها، به زیر سوخت میرود و تأثیری در خاموش کردن یا جلوگیری از تبخیر سوخت ندارد. علاوه بر این، اگر دمای سوخت مایع از ۱۰۰ درجه سانتیگراد بالاتر باشد، آب به سرعت تبخیر شده و حتی ممکن است باعث پخش شدن بیشتر سوخت و آتششود. برای همین در صنعت اطفاء حریق، مادهای به نام کف آتشنشانی یا همان فوم آتشنشانی توسعه یافت تا بتواند نقاط ضعف آب را جبران کند. یکی از معروفترین و پراستفادهترین انواع این کفها، فوم AFFF است که در ادامه با آن و تفاوتهایش نسبت به سایر فومها آشنا میشویم.

آتشنشانان در حال پاشیدن فوم برای اطفای حریق؛ فوم آتشنشانی با ایجاد لایهای پوشاننده روی سطح سوخت، جلوی تماس اکسیژن با سوخت و انتشار بخارات قابل اشتعال را میگیرد و به خنکسازی محل آتش نیز کمک میکند.
فوم AFFF چیست و چگونه عمل میکند؟
فوم AFFF (مخفف Aqueous Film Forming Foam) به معنای “فوم تشکیلدهنده لایهی آبکی” یا “فوم تشکیلدهنده لایه نازک آب” است. این فوم یک نوع کف آتشنشانی کاملاً مصنوعی (سنتزی) است که کنسانتره (محلول تغلیظشده) آن به صورت تجاری معمولاً در غلظتهای 1٪، 3٪ و 6٪ عرضه میشود. فوم AFFF در دهه 1960 میلادی توسعه یافت و به سرعت به عنوان استاندارد طلایی برای مقابله با آتشهای مایعات قابل اشتعال شناخته شد. کاربرد اصلی آن برای آتشهای کلاس B (آتش مایعات قابل اشتعال مانند بنزین، نفت، الکلها و …) است، جایی که عملکرد سریع و مؤثر برای خنثی کردن سوخت مایع ضروری است. در واقع، فوم AFFF به طور ویژه طراحی شده تا بتواند آتشهای ناشی از مایعات هیدروکربنی را سریعاً مهار کند و از گسترش آنها جلوگیری نماید.
ویژگی منحصربهفرد فوم AFFF توانایی آن در ایجاد یک لایهی نازک فیلمآبکی بر روی سطح مایع در حال اشتعال است. این لایهی آبکی مانند یک پتوی سبک روی سطح سوخت پخش میشود و دو کار مهم انجام میدهد: نخست این که سطح سوخت را از رسیدن اکسیژن محروم کرده و آتش را خفه میکند؛ دوم این که جلوی تبخیر شدن بخارات قابل اشتعال از سطح سوخت را میگیرد. در نتیجه، شعله فروکش کرده و احتمال بازگشت و شعلهور شدن مجدد (reflash) به حداقل میرسد. به همین دلیل به چنین کفهایی “تشکیلدهنده فیلم آب” گفته میشود، چون یک فیلم یا پوشش آبکی روی مادهی سوختنی ایجاد میکنند. علاوه بر این، آب موجود در ساختار کف به خنک کردن سوخت و سطوح اطراف آن کمک میکند و در ترکیب با خواص خفهکنندگی کف، یک ترکیب چندجانبه برای اطفاء حریق ایجاد میشود.
از نظر ترکیب شیمیایی، فوم AFFF حاوی مواد فعالکنندهی سطحی (سورفکتانتها) و سایر افزودنیهای شیمیایی است. تقریباً ۵ تا ۱۰ درصد حجم کنسانترهی فوم AFFF را سورفکتانتهای فلوئوردار (حاوی ترکیبات فلوئوروکربنی) تشکیل میدهند و حدود ۱ تا ۵ درصد دیگر را سورفکتانتهای غیر یونی تشکیل میدهند. این مواد فعال سطحی فلوئوردار نقش بسیار مهمی در عملکرد AFFF دارند؛ آنها کشش سطحی محلول را به شدت کاهش میدهند و باعث میشوند کف سیالیت بسیار بالایی پیدا کند تا به سرعت روی سطح مایع شعلهور گسترش یابد. بخش قابل توجهی (حدود ۲۰ تا ۳۰ درصد) از ترکیب کنسانتره نیز انواع حلالها با نقطه جوش بالا هستند که به بهبود پایداری کف و جلوگیری از یخزدگی آن کمک میکنند. بقیه ترکیبات شامل آب، تثبیتکنندهها، ضدخورندگیها، رنگ و سایر افزودنیها هستند.
هدف از این فرمولاسیون پیشرفته آن است که فوم AFFF بتواند با بیشترین سرعت ممکن روی سطح سوخت پخش شود، حتی اگر به قیمت کاهش کمی از پایداری بلندمدت یا مقاومت گرمایی کف تمام شود. در عمل، AFFF ثابت کرده است که میتواند آتش مایعات قابل اشتعال را بسیار سریعتر از کفهای نسل قدیمیتر خاموش کند و جلوی انتشار بخارات را بگیرد. به طور خلاصه، فوم AFFF با فرمولاسیون مصنوعی خود، ترکیبی از سرعت در کنترل آتش و اثرگذاری بالا را ارائه میدهد و به یکی از پرمصرفترین کفهای آتشنشانی در دنیا تبدیل شده است.
در ادامه، به مقایسهی این فوم با سایر انواع فومهای آتشنشانی میپردازیم تا ببینیم چه تفاوتها و مزایایی دارد.
انواع فومهای آتشنشانی و تفاوت آنها با AFFF
فومهای آتشنشانی بر اساس فاکتورهای مختلفی دستهبندی میشوند؛ از جمله بر پایه نوع مواد تشکیلدهنده (طبیعی یا مصنوعی بودن)، کلاسهای آتشی که میتوانند خاموش کنند، درصد اختلاط با آب و درجه انبساط (کم، متوسط، زیاد). برای اینکه تفاوت فوم AFFF با سایر کفها را بهتر متوجه شویم، ابتدا به طور خلاصه انواع مهم فومهای اطفاء حریق را معرفی میکنیم و سپس ویژگیها و تفاوتهای هر کدام نسبت به AFFF را بررسی خواهیم کرد.
فومهای پروتئینی (طبیعی) در برابر فوم AFFF
فوم پروتئینی (PF) یکی از قدیمیترین انواع کفهای آتشنشانی است. این فومها که گاهی به آنها “فوم طبیعی” هم گفته میشود، پایهی طبیعی و ارگانیک دارند؛ یعنی از مواد پروتئینی تهیه میشوند. برای مثال از منابعی مانند خون و ضایعات حیوانی (مانند شاخ و سم) که سرشار از پروتئین کراتین هستند جهت تولید کنسانتره این فومها استفاده شده است. فوم پروتئینی اولینبار حدود جنگ جهانی اول معرفی شد و سالها به عنوان کف استاندارد اطفاء حریق، خصوصاً برای آتش مایعات نفتی، به کار میرفت.
ویژگی بارز فومهای پروتئینی این است که پایداری حرارتی بالا و پوشش مقاوم ایجاد میکنند. حبابهای کف پروتئینی نسبتا مستحکماند و در برابر حرارت مدت طولانیتری دوام میآورند؛ به عبارت دیگر، این کفها دیرتر از بین میروند و یک لایهی ضخیم محافظتی روی سطح سوخت ایجاد میکنند. از سوی دیگر، نقطهضعف آنها سرعت انتشار کمتر است؛ کف پروتئینی به چابکی AFFF روی سطح سوخت پخش نمیشود و زمان بیشتری برای کنترل کامل آتش نیاز دارد. همچنین کف پروتئینی در مواجهه با برخی مواد شیمیایی ممکن است سازگاری کمتری داشته باشد. به همین دلیل در عملیات مدرن اطفاء حریق که نیاز به سرعت عمل بالا است (مثل آتشسوزی مخازن بزرگ یا حوادث صنعتی)، کفهای پروتئینی سنتی کمتر مورد استفاده قرار میگیرند و جای خود را به کفهای سریعتر (مانند AFFF و انواع فومهای ترکیبی) دادهاند.
از منظر زیستمحیطی، کفهای پروتئینی چون منشأ طبیعی دارند تجزیهپذیرتر از کفهای کاملاً سنتزی (مانند AFFF) هستند و آلودگی کمتری در طبیعت برجای میگذارند. با این حال، عمر مفید کوتاهتر و کارایی پایینتر در برابر آتشهای پرشدت باعث شده امروزه بیشتر نقش تاریخی داشته باشند یا در مواقع خاص (مثل حریق مخازن ذخیره سوخت در برخی صنایع) کاربرد محدود داشته باشند. در مجموع، تفاوت اصلی فوم پروتئینی با AFFF در این است که فوم پروتئینی کندتر اما پایدارتر است و پایه طبیعی دارد، در حالی که AFFF سریعتر و مؤثرتر عمل میکند اما ترکیبات شیمیایی و فلوئوردار در خود دارد که به آن سیالیت و سرعت انتشار بالایی میبخشد.
فومهای فلوئوروپروتئینی (FP و FFFP) و فوم AFFF
با پیشرفت فناوری، برای بهبود عملکرد فومهای پروتئینی، نسل جدیدی به نام فوم فلوئوروپروتئین (FP) ابداع شد. این فوم در واقع همان کنسانتره پروتئینی است که مقادیر کمی مواد فعالکنندهی سطحی فلوئوردار به آن اضافه شده است. افزودن این ترکیبات فلوئوره به کف پروتئینی، باعث کاهش کشش سطحی و افزایش روانشدن کف میشود. نتیجه این است که کف فلوئوروپروتئینی نسبت به کف پروتئینی معمولی چالاکتر است و میتواند کمی سریعتر روی سطح سوخت گسترش یابد، در عین حال بخشی از مزایای کف پروتئینی (مثل مقاومت حرارتی خوب) را حفظ کرده است. کفهای FP به خصوص در صنایع نفت و پتروشیمی برای حریق مخازن بزرگ و حتی تزریق از زیر مایع سوخت کاربرد گستردهای پیدا کردند. هرچند که برای مواردی مثل عملیات آتشنشانی فرودگاهی (که نیاز به کف فوقالعاده سریع است) کمتر از آنها استفاده میشود.
گام بعدی، ترکیب مزایای فومهای پروتئینی با AFFF بود که به تولید فوم فلوئوروپروتئینی تشکیلدهنده لایه نازک یا به اختصار FFFP (Triple F-P) انجامید. فوم FFFP در واقع یک کف پروتئینی است که هم سورفکتانت فلوئوردار و هم فرمولاسیونی برای تشکیل فیلم آبکی دارد. به بیان ساده، FFFP تلاش میکند قدرت ایجاد فیلم و سرعت AFFF را با پایداری و مقاومت کفهای پروتئینی ترکیب کند. نتیجه این ترکیب، کفی است که از نظر فرمولاسیون حتی پیچیدهتر و پیشرفتهتر از AFFF شده و در خاموش کردن آتش مایعات قابل اشتعال عملکردی موثرتر از هر دوی نسلهای قبل خود (FP و حتی AFFF خالص) نشان میدهد. کفهای FFFP معمولاً در غلظت 3٪ و 6٪ عرضه میشوند و برای کاربردهای صنعتی حساس مورد استفاده قرار میگیرند.
در مقایسه با AFFF، فومهای فلوئوروپروتئینی (FP/FFFP) به طور کلی سیالیت کمتری نسبت به AFFF خالص دارند اما مقاومت بهتری در برابر آلودهشدن با سوخت و نیز سازگاری بالاتر با پودرهای خاموشکننده دارند. این بدان معناست که اگر همراه با پودرهای خشک اطفاء حریق به کار روند یا در تماس طولانی با سوخت باشند، ساختار حبابی آنها پایدارتر میماند. بنابراین، تفاوت AFFF با فومهای FP/FFFP در آن است که AFFF سریعترین گسترش و فیلمسازی را دارد، اما فومهای ترکیبی پروتئینی-فلوئوری در برابر شرایط سخت عملیاتی (مانند ترکیب با مواد دیگر یا تماس طولانی با سوخت داغ) کمی مقاومترند. در عمل، انتخاب بین اینها بستگی به سناریوی حریق دارد؛ اگر سرعت خاموشکنندگی اولویت اول باشد، AFFF انتخاب میشود و اگر پایداری کف و شرایط خاص مدنظر باشد، ممکن است از FFFP یا مشابه آن استفاده شود.
فوم AR-AFFF (مقاوم در برابر الکل) در برابر AFFF معمولی
فوم AR-AFFF که مخفف Alcohol-Resistant AFFF است، در واقع نسخهی مقاوم در برابر حلالهای قطبی از فوم AFFF میباشد. همانطور که گفتیم، فوم AFFF برای آتشهای مایعات هیدروکربنی (مثل بنزین، گازوئیل، نفت خام) عالی عمل میکند. اما مشکل زمانی پیش میآید که سوخت در حال سوختن یک حلال قطبی باشد؛ موادی مثل الکلها، استون، اتانول و سایر ترکیبات محلول در آب. این مواد به محض اینکه کف معمولی (مثل AFFF) رویشان قرار میگیرد، به دلیل خاصیت آبدوستی، با آب موجود در کف ترکیب میشوند و در واقع کف را از داخل حل کرده و از بین میبرند. نتیجه این است که حبابهای کف AFFF در تماس با الکل یا حلال قوی به سرعت فرو میریزند و دیگر لایه محافظی روی سوخت باقی نمیماند؛ در این حالت آتش دوباره شعلهور میشود.
برای حل این مشکل، کف AR-AFFF طراحی شد. در کنسانتره این فومها علاوه بر ترکیبات معمول AFFF، یک پلیمر ویژه افزوده شده است. این پلیمر (معمولاً از نوع پلیساکاریدهای خاص) زمانی که کف بر روی یک مایع قطبی پاشیده شود، یک غشای محافظ اضافی ایجاد میکند که جلوی اثر مخرب حلال را میگیرد. به بیان ساده، پلیمر موجود در AR-AFFF کف را در برابر حلشدن توسط الکل عایق میکند و باعث میشود کف بتواند روی سطح سوختهای محلول در آب نیز یک لایه پایدار تشکیل دهد. در نتیجه، آتشهایی مانند حریق الکلها، اترها و حلالهای صنعتی با این کف قابل مهار شدن هستند؛ کاری که از AFFF معمولی برنمیآمد.
تفاوت فوم AR-AFFF با AFFF در کاربرد و ترکیب شیمیایی آن است. AR-AFFF برای هر دو نوع سوخت هیدروکربنی و قطبی کاربرد دارد، در حالی که AFFF معمولی فقط برای هیدروکربنهای غیرمحلول مناسب است. معمولاً AR-AFFF را به صورت دو عدد نسبت درصد نشان میدهند (مثلاً 3/6 یا 3/3): عدد اول درصد اختلاط برای سوختهای هیدروکربنی و عدد دوم برای حلالهای قطبی است. به عنوان مثال کف 3/6 یعنی با غلظت 3٪ برای بنزین و 6٪ برای الکل استفاده میشود. در فرمولهای جدیدتر حتی کفهای 3/3 نیز ساخته شده که با 3٪ در هر دو حالت قابل استفادهاند. خلاصه اینکه، AR-AFFF همان AFFF است که یک سپر محافظ در برابر الکلها دارد. اگر سوخت شما الکلی یا قطبی نباشد، عملکرد هر دو تقریباً یکسان است؛ اما به محض ورود حلالهای خاص، فقط AR-AFFF میتواند دوام بیاورد. از این رو در صنایع شیمیایی، آزمایشگاهها، انبارهای مواد الکلی و موارد مشابه، از AR-AFFF استفاده میشود در حالی که برای پمپبنزینها، آشیانههای هواپیما و پالایشگاههای نفتی اغلب AFFF معمولی کافی است.
فوم کلاس A (مواد جامد) در برابر فوم AFFF
یکی دیگر از دستهبندیهای کفهای آتشنشانی، طبقهبندی بر اساس کلاس حریق است. آتشسوزیهای کلاس A مربوط به سوختن مواد جامد معمولی (مانند چوب، کاغذ، پارچه، زغال و …) هستند. برای این نوع آتشسوزیها نیز نوع خاصی کف به نام فوم کلاس A طراحی شده است. فوم کلاس A فرمولاسیونی متفاوت از AFFF دارد: در آن به جای تاکید بر ایجاد فیلم روی مایع، بر کاهش کشش سطحی آب و خیسکنندگی تأکید شده است. ترکیبات فعال سطحی هیدروکربنی، پایدارکنندهها و حلالها در کنسانتره کلاس A وجود دارد که باعث میشوند وقتی با آب مخلوط میشود، آب خاصیت نفوذپذیری بیشتری پیدا کند و بتواند بهتر به داخل تودههای سوخت جامد نفوذ کند. به عبارتی فوم کلاس A مثل یک عامل مرطوبکننده عمل میکند که مواد جامد در حال سوختن را کاملاً خیس کرده، حرارتشان را میگیرد و سوختن عمیق را متوقف میکند.
از نظر ظاهری، کف کلاس A نسبت به AFFF سبکتر و با حبابهای بیشتر است (چون برای مواد جامد گاهی از فوم با انبساط بالاتر هم استفاده میشود). این کف معمولاً در غلظت بسیار پایین مثلاً 0.1 تا 1 درصد استفاده میشود. در حالی که AFFF در غلظتهای 3% یا 6% به کار میرود، کف کلاس A بسیار اقتصادیتر و رقیقتر است. دلیلش هم این است که آبرسانی و نفوذ در الیاف سوخت جامد مهمتر از ایجاد لایه پوشاننده است.
تفاوت فوم کلاس A با AFFF روشن است: فوم کلاس A برای حریق جنگلها، کاغذ، چوب و مواد جامد طراحی شده و تمرکز آن بر خیسکردن و نفوذ است. در حالی که فوم AFFF برای حریق مایعات قابل اشتعال (کلاس B) طراحی شده و تمرکزش بر ایجاد فیلم روی سطح مایع و خفه کردن آتش است. در حریق کلاس A معمولاً استفاده از AFFF ضرورتی ندارد و حتی ممکن است مؤثر هم نباشد (چون AFFF برای نشستن روی سطح مایع بهینه شده، نه نفوذ در تودههای سوخت). برعکس، کف کلاس A روی مایعات قابل اشتعال کارآمد نیست چون نمیتواند فیلم پایداری ایجاد کند و بخارات را مهار کند. بنابراین هر کدام از این دو نوع کف، ابزار مخصوص به خود را دارند: آتشنشانان برای حریق جنگل یا ساختمانهای چوبی از کف کلاس A یا سیستم فوم Compressed Air Foam استفاده میکنند، و برای حریق تانکر سوخت یا هواپیما از AFFF یا AR-AFFF.
فومهای بدون فلوئور: نسل جدید دوستدار محیطزیست
در سالهای اخیر، یکی از مباحث داغ در صنعت اطفاء حریق و ایمنی، پیامدهای زیستمحیطی فومهای آتشنشانی بهخصوص AFFF بوده است. همانطور که اشاره شد، AFFF حاوی ترکیبات فلوئوردار مانند PFOS و PFOA است که به آن خواص عالی در خاموش کردن آتش میدهند. اما مشکل اینجاست که این ترکیبات فلوئوره جزو مواد شیمیایی پایدار موسوم به مواد شیمیایی ابدی هستند که به راحتی در طبیعت تجزیه نمیشوند. تحقیقات نشان داده است ورود فومهای حاوی PFAS (مواد فلوئوردار) به خاک و آب میتواند سبب آلودگی منابع آب زیرزمینی و آسیب به اکوسیستم و حتی سلامت انسان شود. به همین دلیل از حدود دهه 2000 میلادی، مقررات سختگیرانهای برای محدود کردن استفاده از این ترکیبات در فومها وضع شد. ابتدا تولید برخی مواد فلوئوره قدیمی (زنجیر کربنی 8تایی) ممنوع گردید و اخیراً (از سال 2020 به بعد) استفاده از هرگونه فلوئوروکربن در فومهای آتشنشانی در اروپا و آمریکا محدود یا ممنوع شده است.
نتیجه این تغییر رویکرد، ظهور نسل جدیدی از کفهای اطفاء حریق به نام فومهای بدون فلوئور (Fluorine-Free Foams یا به اختصار FFF یا F3) است. این کفها تلاش میکنند بدون استفاده از ترکیبات فلوئوردار، عملکردی نزدیک به AFFF داشته باشند. در واقع مکانیزم پایه همان ایجاد لایه و خنکسازی است، اما به جای PFAS از ترکیبات جایگزین دوستدار محیطزیست استفاده میشود. در ابتدای معرفی، توان عملکرد این کفها کمی پایینتر از AFFF سنتی بود، اما به مرور فرمولاسیونهای جدید بهبود یافتهاند. به عنوان مثال، در سال 2010 اولین فوم بدون فلوئور با عملکرد معادل AFFF توسط یک شرکت اروپایی تولید شد که 97٪ تجزیهپذیری داشت. امروز شرکتهای مختلفی (از جمله تولیدکنندگان داخلی) فومهای فلورنشده را عرضه میکنند و حتی در برخی مراکز آتشنشانی ایران نیز این فومها با موفقیت مورد استفاده قرار گرفتهاند.
با توجه به روندهای فعلی، انتظار میرود در آینده نزدیک فومهای بدون فلوئور جایگزین AFFF شوند و تولید AFFF به شکل سنتی آن (حاوی ترکیبات فلوئوره) متوقف گردد. این تغییر بهخاطر نگرانیهای زیستمحیطی و سلامتی است، هرچند چالشهایی نیز به همراه دارد (از جمله اطمینان از اینکه فومهای جدید واقعاً به همان کارایی AFFF باشند). برای صنایع و سازمانهای آتشنشانی، گذار از AFFF سنتی به فومهای جدید یک موضوع مهم روز شده است.
تفاوت فومهای بدون فلوئور با AFFF در این است که فومهای جدید فاقد ترکیبات فلوئورهی کاهنده کشش سطحی هستند، در نتیجه از نظر محیطزیستی بسیار ایمنتر و قابل تجزیهترند، اما باید دید آیا میتوانند کاملاً از نظر سرعت خاموشکنندگی و ایجاد فیلم محافظ با AFFF رقابت کنند یا خیر. در حال حاضر برخی محصولات بدون فلوئور در بازار موجودند که برای حریقهای کلاس B استفاده میشوند و شرکتهای سازنده ادعا میکنند کارایی آنها قابل قیاس با AFFF است. قطعاً در سالهای آتی، نوآوریهای بیشتری در این حوزه خواهیم دید که به بهبود هر چه بیشتر این فومها کمک میکند.
نتیجهگیری
فوم آتشنشانی AFFF به عنوان یکی از پراستفادهترین فومهای اطفاء حریق در جهان، نقش بزرگی در ایمنی حریقهای صنعتی و شهری داشته است. این فوم با ترکیب شیمیایی ویژه خود قادر است به سرعت روی مایعات قابل اشتعال گسترش یافته و با ایجاد لایهای آبکی، آتش را خفه و مهار کند. در مقایسه با سایر فومها، AFFF سرعت عمل و قدرت خاموشکنندگی بالاتری برای آتشهای مایع دارد، در حالی که فومهای نسل قدیمتر مانند پروتئینی پایدارتر اما کندتر بودند. همچنین انواع خاصی مانند AR-AFFF توسعه یافتهاند تا ضعف AFFF در مقابل حلالهای قطبی را جبران کنند. برای حریق مواد جامد نیز کفهای دیگری (کلاس A) به کار میروند که اصول عملکرد متفاوتی دارند. مهمتر از همه، امروز با نگاهی به آینده، صنعت اطفاء حریق به سمت فومهای پاکتر و بدون فلوئور حرکت میکند تا هم ایمنی حریق را تامین کند و هم سلامت محیط زیست را در نظر بگیرد. به طور خلاصه، آشنایی با تفاوتهای این فومها به ما کمک میکند در هر شرایط، بهترین گزینه را برای مهار آتش انتخاب کنیم و اثرات جانبی را به حداقل برسانیم.
ـــ
صفحه اصلی
درباره ما
محصولات
وبلاگ
تستهای آزمایشگاهی
گواهینامه ها
تماس با ما
هنوز دیدگاهی ثبت نشده است.