Table of Contents

المنافع البيئية لاستخدام نظم قمع الحرائق الخالية من مركبات الكربون الهالوكربونية

إن نظم قمع الحرائق هي خط دفاع حرج لحماية الأرواح والأصول ذات القيمة العالية في البيئات تتراوح بين مراكز البيانات ومرافق الاتصالات السلكية واللاسلكية والمتاحف والمحفوظات والنباتات الصناعية، وقد تغلبت عوامل الهالوكربون على السوق منذ عقود، ووفرت لها القدرة على الحرق السريع، وحافظت على عدم القدرة على إنتاج المواد الكهربائية، غير أن الآثار البيئية لهذه العوامل - ولا سيما دورها في القضاء على الأوزون.

Understanding Halocarbons and Their Environmental Impact

مركبات الكربون الهالوجينية مركبات كيميائية تحتوي على الكربون وهلوجين أو أكثر (الفلور، الكلور، البرومين، اليود) - استخدمت مركبات الكربون الهيدروكلورية فلورية التقليدية التي تم تطويرها في هالوكربونات الحلقية (Hon 1301) وهالون 1211 (مركبات الكربون الكلورية فلورية - مركبات الكربون الكلورية فلورية) على نطاق واسع منذ عقود بسبب كفاءتها الاستثنائية في قمع الحرائق، غير أنها وجدت استثناءات من المواد المستنفدة للأوزون

أما الصناعة فقد تحولت بعد ذلك إلى مركبات الكربون الهيدروفلورية (HFCs) مثل HFC-227ea (FM-200) وHFC-125 (ECRO-25) فبينما لا تتوفر لدى مركبات الكربون الهيدروفلورية القدرة على تحمُّل أي طاقة بدالة استنفاد الأوزون، فإنها تمتلك الآن إمكانات عالية للاحترار العالمي - ثاني أكسيد الكربون - لديها قدرة على إحداث الاحترار العالمي تبلغ 220 3، ومركبات الكربون الهيدروفلورية تبلغ قيمتها 500 3، على مدى فترة الاستخدام المبكورية 100 سنة.

وتقضي نظم إطفاء حرائق خالية من مركبات الكربون الهالوكربونية على هذه الشواغل باستخدام عوامل لا تحمل أي طاقة بدالة استنفاد الأوزون، أو منخفضة جداً أو صفر من القدرة على إحداث الاحترار العالمي، أو العمر القصير في الغلاف الجوي، وتنقسم هذه النظم إلى ثلاث فئات رئيسية هي: نظم الغاز الخاملة، والبدائل الهالوكربونية النظيفة التي لا تستخدم في الواقع مركبات الكربون الهالوكربون (مثل الفلورية)، ونظم الهباء الجوي، والتركيز هنا على عوامل تصميم الهالوكربونات الغازية الخالية من مركبات الكربون الموجودة مباشرة.

أنواع موظفي مكافحة الحرائق الخالية من مركبات الكربون الهالوكربون

الغازات الخاملة

تستخدم نظم الغاز الخام الغازات التي تحدث طبيعياً من الغلاف الجوي وتشمل الخلايا الغازية غير المصحوبة بالخطر ما يلي:

  • IG-541 (Inergen): ] A blend of 52% nitrogen, 40% argon, and 8% carbon dioxide. It suppresses fire by reducing oxygen concentration to below the level required for combustion (typically around 12-13%) while maintaining a breathable atmosphere for short exposure periods.
  • IG-100 (Nitrogen): صافي النيتروجين المستخدم في نظم الضغط العالي، وهو لا يحتوي على أي طاقة بدالة استنفاد الأوزون، ولا قدرة على إحداث الاحترار العالمي، وهو محايد بيئياً.
  • IG-55 (Argonite): ] a blend of 50% argon and 50% nitrogen.
  • IG-01 (Argon): ] Pure argon.

فجميع الغازات الخاملة لا تملك أي إمكانات لاستنفاد الأوزون، ولا توجد إمكانات الاحترار العالمي، وهي تحدث بطبيعة الحال، ولا تتحول إلى منتجات ثانوية ضارة، ولا تكون حياتها في الغلاف الجوي صفراً أساساً لأنها موجودة بالفعل في الهواء.

Fluoroketones (Novec 1230)

(أ) إن الفرنك الفلوري 1230 (CF3C2C(O)CF3)2، FK-5-1-12) هو كيلو متر مفلور، وإن كان يحتوي على الفلور، فإنه ليس من الهالوكربون بالمعنى التقليدي لأنه يزيل فترة حرارة قصيرة جداً (حوالي 5 أيام) بسبب تحلل الفوتوغرافية في الجو العلوي، وله قدرة على إحداث الاحترار العالمي تعادل سرعة ثاني أكسيد الكربون وخامته.

نظم مائية وهيروسول

وفي حين أن ضباب المياه غير الغازي، ونظم الأيروسول المكدسة كثيرا ما تُجمع في إطار حلول خالية من الهيدروكربونات، فإن سوء استخدام المياه يستخدم المياه المهجورة التي تُفرغ من خلال أزياء دقيقة لحرائق باردة ورش الأوكسجين، ويستبدل هذا الغاز المكثف (مثل الهيروسولات المحتوية على البوتاسيوم) الحد الأدنى من الخزن، ويصبح غير متجانس بيئيا، وإن كان ذلك يتطلب معالجة دقيقة لنظم ذات النطاق الصلب.

المنافع البيئية في التجزئة

Ozone Layer Preservation

أما المنافع البيئية الأكثر إلحاحاً للنظم الخالية من مركبات الكربون فهي الإزالة الكاملة للمواد المستنفدة للأوزون، فالغازات الخاملة ورقم 1230 لا تتوفر لها أي طاقة بدالة استنفاد الأوزون، وحتى بدائل مركبات الكربون الهيدروفلورية التي لا تزال غير قابلة للدائن (مثل FM-200) ولكنها تواجه الآن قيوداً بسبب ارتفاع القدرة على إحداث الاحترار العالمي، والنظم الخالية من مركبات الكربون هي الخيار الوحيد الذي يضمن على الإطلاق عدم المساهمة في استنفاد الأوزون.

تخفيض جذري في القدرة على إحداث الاحترار العالمي

الغازات الخاملة لديها صفر من المقياس العالمي للطاقة الحرارية (نوفيك 1230) لديها قدرة على إحداث الاحترار العالمي 1 على عكس ذلك، جهاز نموذجي من طراز FM-200 يحتوي على ما يعادل تقريباً 438 طن متري من ثاني أكسيد الكربون (الحياد 1 lb من مركبات الكربون الهيدروفلورية-227ea = 1220 كغم من ثاني أكسيد الكربون).

وقت قصير في الغلاف الجوي

ويمكن أن تستمر مركبات الكربون الهيدروفلورية ومركبات الكربون الفلورية في الغلاف الجوي منذ عقود إلى آلاف السنين (مثلاً، تبلغ مدة الـ 000 50 سنة) ولا تتجاوز هذه المركبات 1230 يوماً قبل أن تنهار بشكل غير مؤذي، كما أن الغازات الخاملة تشكل بالفعل جزءاً من الغلاف الجوي وليس لها أي تأثير إضافي على الاحترار العالمي، وهذا يعني أن أي إطلاق غير مقصود له أثر مناخي طويل الأجل، ولا يحدث تراكم.

تسمّيـة أقل وسلامة البشر

وكثير من العوامل الخالية من الهيدروكربونات غير سمية عند تركيزات التصميم، فالغازات الخاملة هي مجرد تعديلات في الهواء التنفسي؛ والخطر الرئيسي هو نقص الأكسجين، الذي يخفف من جراء رصد الأكسجين والخسائر الزمنية.() وينتج النوف 1230 مستوى تأثيرات غير معاكسة غير ملاحظ قدره 10 في المائة من حيث الحجم، وهو ما يزيد عن تركيزات الفلور الارتجية التقليدية.

لا توجد مخلفات بيئية أو تراكمات بيولوجية

ولا تترك الغازات الخاملة أي بقايا؛ فهي تزول ببساطة؛ وتكسر نوفيك 1230 بسرعة إلى حمض ثلاثي فلورو - ساتيك، وهو عنصر أثر طبيعي للبيئة، وتُعتبر مستويات الغطاء الحرجي من نوفيك 1230 غير مهمة مقارنة بالمصادر الطبيعية ولا تتراكم بيولوجياً، ويمكن أن تستمر عوامل الهالوكربون التقليدية في البيئة، كما أن منتجاته المهزلة يمكن أن تلوث التربة والمياه.

سائقو الأنظمة والامتثال

وتدفع الأنظمة الدولية الصناعة بعيدا عن مركبات الكربون العالية القدرة على إحداث الاحترار العالمي:

  • بروتوكول مونتريال (تعديل كيغالي): تعديل كيغالي (2016) يخفض مركبات الكربون الهيدروفلورية عالمياً، بما في ذلك تلك المستخدمة في قمع الحرائق، وتنفذ بلدان كثيرة بالفعل تخفيضات تصل إلى 85 في المائة بحلول عام 2047.
  • ]EPA SNAP Program (US): ] The US EPA's Significant New Alternatives Policy (SNAP) has listed several HFCs as unacceptable for new fire suppression systems due to high GWP. Novec 1230 and inert gases are listed as acceptable.
  • (د) فرض لائحة الاتحاد الأوروبي بشأن الغازات الفلورية (517/2014) حصصاً صارمة على مركبات الكربون الهيدروفلورية، بما في ذلك حظر استخدام بعض مركبات الكربون الهيدروفلورية في نظم جديدة لقمع الحرائق.
  • NFPA Standards:] The National Fire Protection Association (NFPA) standards 2001 (Clean agent Systems) and 2010 (Aerosol Systems) include halocarbon-free agents, ensuring they meet safety and performance requirements.

المنظمات التي تعتمد نظماً خالية من الكربون تمنع عملياتها في المستقبل من فرض أنظمة أشد صرامة وتتجنب التراجع المكلّف أو فرض عقوبات على الامتثال.

ألف - المزايا على النظم التقليدية للمركبات الكربونية الهالوكربونية

الكفاءة التشغيلية

وتتطلب نظم الغاز الخاملة أكابير تخزين أكبر لأنها تحتاج إلى خفض مستويات الأوكسجين لقمع الحرائق، ولكنها توفر أداء موثوق به للغاية على مدى عقود، كما أن نظم نوفيك 1230 متشابهة جدا في حجم نظم مركبات الكربون الهيدروفلورية، وكلتاهما فعالتان في حرائق الفئة ألف وباء وجيم، وهما يعملان بسرعة ويتطلبان الحد الأدنى من التنظيف بعد التصريف، لأنهما غير موصلين، وهما مأمونان بالنسبة للمعدات الكهربائية الحية.

اعتبارات التكاليف

وفي حين يمكن أن تكون لنظم الغاز الخاملة تكاليف تركيب أولية أعلى نظرا لعدد الأسطوانات والاحتياجات من الفضاء، فإن تكاليف دورة الحياة كثيرا ما تكون متساوية أو تصلح نظما خالية من الهيدروكربونات، وتشمل بعض الفوائد من حيث التكلفة ما يلي:

  • no need for expensive periodic recharging:] Inert gases are cheap to replenish compared to fluorinated agents that must be manufactured.
  • Lower regulatory compliance costs:] No need for high-GWP tracking, reporting, and potential carbon compensate purchases.
  • No hazardous waste disposal:] Inert gases and Novec 1230 do not require special disposal processes; traditional halocarbon agents often require incineration or reclamation.
  • Insurance incentives:] Some insurers offer instalments for environmentally friendly fire protection systems.

التطبيقات المصممة لنظم خالية من مركبات الكربون الهالوكربونية

مراكز البيانات ومرافق تكنولوجيا المعلومات

وتشكل مراكز البيانات من بين أكبر معتمدي النظم الخالية من مركبات الكربون، والحاجة إلى حماية حرائق نظيفة وغير قابلة للاختراع خالية من مخلفات الذخائر، وينتشر نظام الغاز الداخلي، ولا سيما النيتروجين أو إنرجن، لأنه يحمي الإلكترونيات الحساسة ولا ينتج التردد العالي.() وقد توحدت مراكز بيانات كثيرة تعمل على نطاق واسع في نوفيك 1230 أو الغاز الخام لتتماشى مع أهداف الاستدامة لدى الشركات.

المتاحف ومواقع التراث الثقافي

وتحتوي المتاحف على قطع أثرية لا يمكن استبدالها يمكن أن تتضرر من جراء المنتجات الثانوية السائلة أو التآكلية أو تفريغ الغاز العالي السرعة، وكلاء خالي من الكربون مثل نوفيك 1230 مثاليون لأنهم لا يتركون بقايا ولا يردون على المواد الحساسة، كما تستخدم الغازات غير المزروعة ولكن يجب التخلص منها ببطء لتجنب الأجسام الحساسة المثيرة للقلق، وقد نفذت نظم الصمام والمتحف البريطاني الخالي من الكربون في الهالو.

التطبيقات البحرية والخارجية

وتتطلب السفن ومنابر النفط البحرية قمعاً مدمجاً لإطلاق النار، وتستخدم نظم الغاز الخاملة (النيتروجين، الأرغون) على نطاق واسع في غرف المحركات وحيزات الشحن، وهي آمنة للطاقم ولا تسهم في الضرر البيئي في النظم الإيكولوجية البحرية، وتشجع المنظمة البحرية الدولية على إيجاد بدائل ذات قدرة منخفضة على إحداث الاحترار العالمي.

الطيران

فالطيران هو قطاع تكتسب فيه نظم خالية من الهيدروكربونات أرضا، في حين أن هالون 1301 لا يزال يستخدم في أجهزة المحركات الناكسية ومستودعات الشحنات، فإن المنظمين يدفعون إلى البدائل، وقد صنف نوفيك 1230 في بعض تطبيقات الطيران، وتستخدم نظم الغاز الخام في بعض معدات الدعم الأرضي، وتقوم وكالة الطيران الاتحادية بتقييم بدائل الهالون في إطفاء الحرائق.

عوامل السلامة والإنسان

إن السلامة التراكمية هي اعتبار رئيسي، إذ تتطلب نظم الغاز الخام إجلاء الحيز قبل التصريف لمنع الاختناق، ولكن بالنسبة للتعرضات القصيرة، فإن مكون ثاني أكسيد الكربون الذي يحفز على التنفس ويساعد الراكبين على ملاحظة وجود أكسجين منخفض، كما أن نوفيك 1230 آمن للمساحات المحتلة عند تركيزات التصميم، كما أن بعض النظم الخالية من الهيدروكربونات تقل مستويات الضوضاء أثناء التصريف مقارنة بنظم العالية الضغط.

دورة الحياة البيئية

وفيما عدا الانبعاثات المباشرة، فإن النظم الخالية من الكربون لها آثار بيئية أقل دورة حياة، إذ أن تصنيع الغازات الخاملة لا ينجم عنه سوى أثر ضئيل - يتم الحصول عليها عن طريق التفكيك الجزئي للهواء.() أما إنتاج نوفيك 1230 فيترتب عليه بعض التكلفة البيئية ولكنه أقل بكثير من مركبات الكربون الهيدروفلورية لكل كيلوغرام، ولا تضمن الحياة الجوية الخمسية تراكماً طويل الأجل.()

التحديات والنظر في المسألة

ولا توجد تكنولوجيا بدون عيوب، إذ يمكن أن تكون للنظم الخالية من مركبات الكربون الهالوجينية تكاليف عالية ومتطلبات فضائية لمواد الغاز الخام، ويجب أن يكون مهندسو التصميم محاسبين عن حجم الغرف والتسرب والتهوية، كما أن بعض نظم الغاز الخاملة تتطلب أجهزة لتقليل الضغط، مما يزيد من تعقيدها، فبينما كان ممتازا، فإن لديه نقطة غلي أقل من بعض مركبات الكربون الهيدروفلورية، وقد لا تكون مناسبة لصناعة الحماية الباردة.

الاستنتاج: مسار مستدام نحو الأمام

ويمثل التحول إلى نظم قمع الحرائق الخالية من الكربون تقدماً كبيراً في الإشراف البيئي دون المساس بالسلامة من الحرائق، ومن خلال القضاء على المواد المستنفدة للأوزون، والحد بشدة من إمكانات الاحترار العالمي، ومنع التلوث البيئي الطويل الأجل، توفر هذه النظم حلاً مستداماً لحماية الأصول الحيوية، ونظراً لأن الأنظمة العالمية تشدّد وتعجل المنظمات بالتزاماتها الصافية في مجال إزالة الغازات، فإن النظم الخالية من الهيدروكربونات تصبح الخيار المفضل أمام حماية حرائق السفن المسؤولة.

External Resources:]