สารเคมีหน่วงไฟ (Fire Retardant)

มีมากมายหลายชนิด อย่างไรก็ตามสามารถแบ่งได้กว้างๆ เป็น 2 ประเภทตามลักษณะคุณสมบัติในการหน่วงไฟ

1. สารหน่วงไฟทางเคมี (Chemical Agent)

สารเคมีดังกล่าวจะมีคุณสมบัติในการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติในการติดไฟของเชื้อเพลิง หรือเข้าไปรบกวนขั้นตอนในขบวนการสันดาป ทำให้อัตราการสันดาปช้าลง หรือขบวนการสันดาปหยุดชะงักลง สารเคมีที่มีคุณสมบัติในการหน่วงไฟดีที่สุดได้แก่ ฟอสฟอรัส แอนติโมนี คลอไรน์ โบรไมน์ โบรอน และไนโตรเจน ซึ่งอยู่ในรูปสารประกอบที่แตกต่างกัน โดยสารประกอบที่ใช้เป็นสารหน่วงไฟในการดับไฟป่าที่เป็นที่รู้จักกันดีและใช้งานกันอย่างกว้างขวาง

ได้แก่ แอมโมเนียม ซัลเฟต (AS) [(NH4)2 SO4] และไดแอมโมเนียม ฟอสเฟต (DAP) [(NH4)2 H2 PO4] สารประกอบทั้งสองชนิดนี้ได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก ส่วนหนึ่งเนื่องจากมีประสิทธิภาพในการหน่วงไฟสูง และอีกส่วนหนึ่งเนื่องจากเป็นสารที่มีองค์ประกอบใกล้เคียงกับปุ๋ยเคมีที่ใช้ในการเกษตร จึงหาได้ง่าย มีราคาถูก และมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมไม่มากนัก

สารหน่วงไฟทั้งสองชนิดมีผลรบกวนขบวนการสันดาปทั้งทางกายภาพและทางเคมี โดยส่วนที่เป็นน้ำจะลดช่วยลดอุณหภูมิของเชื้อเพลิง และลักษณะที่เป็นวุ้นหนาจะห่อหุ้มผิวเชื้อเพลิงที่กำลังทำปฏิกริยาลุกไหม้ ในขณะที่เกลืออนินทรียสารจะรบกวนขั้นตอนการลุกไหม้ทำให้เกิดก๊าซที่ไม่ติดไฟแทนที่จะเป็นก๊าซที่ติดไฟในขบวนการลุกไหม้ตามปกติ เมื่อก๊าซที่ติดไฟได้มีน้อยลง ความร้อนที่ปลดปล่อยออกมาจากการลุกไหม้ก็ลดลง มีผลให้อัตราการลุกลามของไฟลดลงตามไปด้วย

ปัญหาสำคัญของสารหน่วงไฟที่เป็นเกลืออนินทรียสาร คือความเป็นพิษ เช่นสารเคมีที่ใช้ในยุคแรกๆ คือ โซเดียม แคลเซี่ยม โบเรต ซึ่งเลิกใช้ไปแล้ว เนื่องจากพบว่าเมื่อใช้ในปริมาณมากจะมีผลทำให้ดินหมดความอุดมสมบูรณ์ลงโดยสิ้นเชิง สำหรับสารเคมีที่ยังนิยมใช้กันอยู่ คือ แอมโมเนียมซัลเฟต และไดแอมโมเนียมฟอสเฟต ซึ่งถึงแม้จะมีองค์ประกอบใกล้เคียงปุ๋ยเคมีการเกษตรมาก แต่หากใช้ในปริมาณมาก โดยเฉพาะเมื่อลงไปสะสมอยู่ในแหล่งน้ำ ฟอสเฟตจะทำให้น้ำเสีย มีผลกระทบร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ (Pyne, 1984)

2. สารหน่วงไฟทางกายภาพ (Physical Agent)

น้ำถือเป็นสารหน่วงไฟทางกายภาพที่มีประสิทธิภาพมาก โดยเฉพาะเมื่อเป็นไอจะมีความสามารถในการดูดซับความร้อนสูงและนำความร้อนออกไปจากพื้นที่ ทำให้บริเวณที่ไฟไหม้ และเชื้อเพลิงมีอุณหภูมิลดลง อย่างไรก็ตามน้ำมีแรงตึงผิวสูงมาก จึงมักรวมเป็นหยดและกลิ้งออกไปจากเชื้อเพลิงเร็วมากก่อนที่จะดูดซับความร้อนได้เต็มตามปริมาณความจุความร้อนที่รับได้

ดังนั้นในช่วงคริสต์ทศวรรษที่ 30 และ 40 (1930s and 1940s) จึงได้เริ่มมีการทดลองใช้โฟมเพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของน้ำในการดับไฟ ต่อมาในปี 2511 (ค.ศ.1968) จึงเริ่มใช้โฟมในการดับไฟป่า ซึ่งปรากฏว่าไม่ได้ผลเท่าที่ควร ประกอบกับจำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษในการทำให้เกิดโฟม และคนยังให้ความสนใจน้อย ดังนั้นจึงยังไม่มีการผลักดันเพื่อพัฒนาการใช้โฟมในการดับไฟป่าอย่างจริงจัง

จนกระทั่งถึงปี 2528 (ค.ศ.1985) ประเทศแคนาดาจึงได้มีการพัฒนาโฟมชนิดใหม่จากสารประกอบในตระกูลไฮโดรคาร์บอน (Synthetic hydrocarbon surfactant foaming agents) ซึ่งต่อมาได้รับความนิยมใช้จากหน่วยงานดับไฟป่าเกือบทุกแห่ง ทั้งในประเทศแคนาดาและสหรัฐอเมริกา โดยสามารถใช้ดับไฟทางภาคพื้นดินและดับไฟทางอากาศ ได้เป็นอย่างดี

โฟมมีคุณสมบัติในการลดแรงตึงผิวของน้ำ ทำให้น้ำกระจายครอบคลุมเชื้อเพลิงได้เนื้อที่มากกว่าเดิมและซึมลึกลงไปในรูพรุนเล็กๆ ของเชื้อเพลิง นอกจากนั้นยังติดอยู่บนเชื้อเพลิงนานขึ้นทำให้น้ำมีโอกาสดูดซับความร้อนจากเชื้อเพลิงได้เต็มตามปริมาณความจุความร้อนที่รับได้ นอกจากนั้นสีขาวของโฟมที่ปกคลุมเชื้อเพลิงยังช่วยสะท้อนความร้อนจากภายนอก ทำให้อุณหภูมิของเชื้อเพลิงไม่เพิ่มขึ้นไปจากเดิม กับทั้งยังช่วยสร้างม่านละอองน้ำกั้นระหว่างเชื้อเพลิงกับไฟอีกด้วย

อย่างไรก็ตาม โฟมก็มีข้อเสียพอสมควร คือ อาจสร้างความระคายเคืองต่อตาและผิวหนัง ทำให้โลหะบางชนิดเป็นสนิม ลดอายุการใช้งานของเครื่องหนัง เช่น รองเท้าหนังและอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมถ้าใช้ในปริมาณมาก