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山火事を防ぐ“ワクチン”として、難燃剤を入れたゲルが役に立つ:米研究者が開発した新しい防火対策の実力

 山火事が起きたとき、火を消したり拡散を防止したりするために空から散布される難燃剤。あるサイエンティストがこれをゲルに混ぜ込んでみたところ、雨にも風にも負けない防火剤が完成した。この新しい防火ゲルは、温暖化で増加が見込まれる火災を防ぐ”ワクチン”として機能するかもしれない。

TEXT BY MATT SIMON

TRANSLATION BY MAYUMI HIRAI/GALILEO

WIRED(US)

難燃材入りゲルを電柱に散布し、野焼きにさらす実験。この処理によって電柱は火災の被害を受けなかった。PHOTOGRAPH BY JESSE D. ACOSTA
難燃材入りゲルを電柱に散布し、野焼きにさらす実験。この処理によって電柱は火災の被害を受けなかった。PHOTOGRAPH BY JESSE D. ACOSTA

スタンフォード大学のマテリアルサイエンティストのエリック・アペルが研究を始めた理由は、山火事から人を救うためではなく、病気から人を救うためだった。

アペルは普段、薬を人間の体内に運ぶゲルの開発に取り組んでいる。例えば、HIVへの感染を抑制する抗体を患者に投与したい場合、抗体を混ぜ込んだゲルを患者に注射すると、ゲルが1年ほどその場所に留まって効力を発揮する仕組みだ。感染の危険がある人々にこのゲルを広く使用すれば、理論上は病気の大流行を抑え込める。

投薬用ゲルが「防火ゲル」に

その用途を転換することになったきっかけは、アペルの義兄であるジェシー・アコスタのひと言だった。元ハワイ州の防火森林管理者で、現在はカリフォルニア工科大学サン・ルイス・オビスポ校に勤めるアコスタは、こう言った。「このゲルに難燃剤を混ぜ込んで、母なる自然の体に塗ってみたらどうだろう?」

難燃剤とは、山火事の際に飛行機から投下される赤い薬剤だ。効果はあるが、持続性がない。風で吹き飛ばされたり、暴風雨で流れ落ちたりするため、特定の領域で長期間にわたって火災を防ぐ予防策として使うことはできないのだ。

この問題を解決するため、アペルたちは新しい(そして環境にも安全な)ゲルを提案した。『Proceedings of the National Academy of Sciences』で発表された論文には、この新しいゲルが植物に難燃剤をコーティングするための媒体として機能し、火災の危険性が高い季節を通じて持続性をもたらせることが詳しく述べられている。

アペルはこのゲルを商品化するためにスタートアップを設立した。ゲルが広範囲で採用されれば、これが山火事に対する一種のワクチンとなり、道路や公共施設の周囲に適用されるかもしれない。カリフォルニア州で過去10年間に発生した30万件の火事の84パーセントで、周囲の道路や公共設備のインフラが燃えているのだ。

「面白いことに、体内で薬を長期投与するために必要な技術と、対象となる植物に数カ月にわたって難燃剤を付着させ続けるために必要な技術は、非常によく似ています」とアペルは言う。「安全であること、完全に無毒であること、保護しようとするものの機能を阻害しないことが求められます」

点火しても燃え広がらない芝生

ゲルの主要成分は高分子のセルロース(植物由来)と、化学的には砂と同じであるコロイダルシリカだ。「粒子間で高分子の架橋結合が起きます。わたしはよくこれを分子の面ファスナーと呼んでいます」とアペルは言う。高分子が粒子間に橋をかけて、ゼラチン状の構造をつくるのだ。

飛行機から投下される難燃剤は、一般的にポリリン酸アンモニウム(APP)などが使われるが、これらは植物の表面に付着して炭素と結合し、炭化層を形成して燃えにくくする。APPが燃えると水が発生するため、火を消すうえで役立つ。

ただし、APPは植物に長く付着することができないため、消火のみに利用される。予防措置として広範囲に散布されるわけではないのだ。

これに対して今回開発した新しいゲルにAPPを混ぜることで、植物に付着する難燃剤を50パーセント以上増やすことができた。さらに、混合物が降水量0.5インチ(約12.7mm)の雨にさらされても変わらず機能できることもわかった。カリフォルニア州森林保護防火局の立ち合いのもとで行われた現場実験では、このゲルで処理された芝生にはまったく火が点かなかった。

「実験を見ましたが、まるで燃えあがることのない熾(おき)のようでした」と、州森林保護防火局サン・ルイス・オビスポ支所の責任者アラン・ピーターズは話す。「家屋の周囲や沿道など、幅広い場所でも不燃エリアをつくれることは明らかです」

州森林保護防火局によると、かなり多くの火災が急斜面で発生していることが確認されているという。こうした急斜面ではトラクターやトレーラーなどの大型車両が進みにくく、それらがオーバーヒートして停車することによって、車体から藪などに火が点く場合があるからだ。

新しいゲルは、ハイドロシーダー(液状肥料や種子を撒くときに使う装置)のような一般的な装置で散布できるように工夫されているので、まくのも簡単という。

やがては山火事防止のワクチンに

ゲルの寿命も、カリフォルニア州の一種独特な火災問題にうってつけだ。同州で大規模な火災が猛威をふるうのは、秋に入ってから最初の雨が降るまでの期間であることが多い。この時期は季節風が州内を吹き抜ける。このため乾燥した藪の中を、信じられないほどのスピードで炎が進むのだ。一度雨が降りさえすれば、この脅威はしずまる。

それなら難燃性ゲルを夏が来る前に散布すればいい。ゲルを洗い流せるのはまとまった雨だけだ。そんな大雨が降れば植物には十分に水が含まれるので、ゲルはもはや不要になる。

もちろん、毒性を気にする人もいるだろう。しかし、このゲルは環境に優しいのだとアペルは説明する。シリカの成分は本質的には砂だ。セルロースは植物原料に由来し、セックス用の潤滑剤や化粧品の粘性を高めるために使われているものと同じである。

また、細菌を使った毒性検査も実施された。ここで重要なのは、このゲルが好気性細菌によって分解されない点だ。もしこのゲルからエネルギーを得る好気性細菌がいれば、例えばこのゲルが大量に川に流れ込んだときに、そうした細菌が大発生して水からすべての酸素を吸いつくし、ほかの生物が死んでしまう可能性がある。研究所で行われたゲルのテストは合格だったが、広範囲で適用する前に、安全性に関するさらに多くのテストが望まれるだろう。

最終的な目標は、低木から低木へ、木から木へ、そして家屋から家屋へと広がる「山火事の伝染」に対するワクチンだ。そして、どの伝染でもそうであるように、戦略とは発生してから慌てて走り回るようなものではなく、山間地の家屋の周囲にある藪をなくしたり、こうしたゲルを使ったりして、事前に予防措置をとることでなければならない。

カリフォルニア州は、そろそろ火災の“予防注射”を受ける時期に来ているのかもしれない。

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