Vår utmaning

Konsekvenserna av oönskad brand sträcker sig från atmosfärisk (rök), vatten- och markförorening (avrinning av brandvatten) till förlust av material, jobb och bostäder. När man överväger behovet av att ersätta brända föremål i den byggda miljön, kan brand innebära en mycket stor ekonomisk börda för samhället, som inte alltid delas rättvist av alla delar av samhället.

Forskningsläge

Agenda 2030 ökar intresset för att hitta hållbara lösningar på problemet med oönskad brand. Hållbarhet i byggnader, det vill säga att hitta balansen mellan "gröna" byggnader samtidigt som det ger tillräckligt brandskydd, är för närvarande ett aktivt internationellt forskningsområde. Det finns verktyg tillgängliga online för att ge svar på vissa aspekter av hållbarhet, men med några få undantag är de inte fokuserade på eld. ISO/TC 92/SC 3 "Brandhot mot människor och miljö" tillhandahåller standarddokument som indirekt tar upp några av hållbarhetsfrågorna med oönskad brand.

Vårt tillvägagångssätt

Vårt tillvägagångssätt börjar med intern kompetens inom livscykelbedömning (LCA), livscykelkostnad (LCC), och miljöriskbedömning (ERA), som tillämpas på brand och vi kommer att utöka vår kompetens genom samarbeten både internt och externt till RISE. 

På RISE Samhällssäkerhet har flera forskningsprojekt genomförts som riktar sig mot olika aspekter av hållbarhet och brand. Till exempel bidrog RISE med antingen miljömässiga eller ekonomiska/miljömässiga bedömningar till:

• FP7 DEROCA-projektet, som utvecklade en ny metod för att skapa flamskyddade termoplaster med kolnanorör,
• H2020 POLYGRAPH-projektet, som utvecklade nya härdplaster laddade med grafenbaserade material,
• EIT Raw Materials WAPOL-projektet, som utvecklade flamskyddad plast för bilindustrin med hjälp av industriavfall,
• Brandforsk/NFPA-projektet ENVECO, där ett kalkylbladsbaserat verktyg skapades som uppskattar de miljömässiga och ekonomiska effekterna av lagerbränder,
• Brandforsk/NFPA-projektets FIRE IMPACT-verktyget, som utökade ENVECO-verktyget till att omfatta fordons- och rumsbränder,
• MSB-projektet M-KURS, som skapade en miljökurs för räddningstjänst och gjorde FIRE IMPACT-verktyget mer tillgängligt för användarna genom IMI-verktyget,
• H2020 LASHFIRE-projektet, ett pågående projekt som syftar till att förbättra brandsäkerhetsförhållandena ombord på ro-ro-last-, ro-pax- och fordonsfartyg.

Intressenter

Intressenter som myndigheter, räddningspersonal och brandskyddsingenjörer finner sig i allt högre grad ansvariga för att tillhandahålla hållbara lösningar för att hantera konsekvenserna av brand. Många av dessa intressenter har för närvarande inte expertis för att fatta optimala beslut när brandsäkerhetsåtgärder utformas eller en incident inträffar eller att utveckla utbildningsprogram, även om denna begränsning förändras när prioriteringarna ändras på grund av Agenda 2030.

FireBIM är en webbaserad BIM-plattform, som syftar att förbättra och underlätta internationell brandsäkerhetsdokumentation från det tidiga designstadiet. Europeiska nationella byggregler för brandsäkerhet skiljer sig från land till land, vilket gör internationellt samarbete krävande, kostsamt och utsatt för höga risker. Detta hindrar konkurrensen för intressenter inom byggnadsdesignprocessen som vill verka över gränserna i Europa. Målet med FireBIM är att utveckla de inbäddade mekanismerna för brandsäkerhetsbedömning i en online BIM-plattform för att öka tvärvetenskaplig underlättande av brandsäkerhet och över europeiska gränser.

Projektet kopplar digitalt ihop brandkoderna från Belgium, Danmark, Tyskland, Litauen, Nederländerna, Portugal, Sverige och Turkiet.

FireBIM projektet förenar 33 partners från architecture, byggföretag, konsulter, brandsäkerhetsexperter, BIM-utvecklare, mjukvarudesign och utbildning.

Vätgas och fordonsgastankar utvecklas mot rigorösa internationella säkerhetskrav med målet att dessa fordon (alltså fordon som drivs med biogas/fordonsgas eller vätgas/bränslecell) ska vara minst lika säkra som konventionella fordon. Vid brand i fordon finns det många risker att ta hänsyn till, t.ex. giftig brandrök eller projektiler från stötdämpare och dyl., oavsett vilket drivmedel som används. Varje drivmedel har dock speciella risker kopplat till sig. När det kommer till komprimerad gas utrustas gastankarna med en smältsäkring som ska lösa vid en brand och släppa ut gasen, vilket då bildar en jetflamma när gasen antänds. Utvecklingen av ny teknik är dock sällan spikrak. Under lång tid med mängder av regelverk och uppfinningar längs vägen har hanteringen av konventionella drivmedel såsom bensin och diesel kommit att bli så säker som den är idag, trots att dessa drivmedel är klassade som brandfarliga vätskor. Eftersom komprimerad biogas och vätgas förvaras under högt tryck är en speciell risk tryckkärlsexplosion. Detta har inträffat två gånger i Sverige vid brand. Varför inte smältsäkringen löste är ett exempel på frågor som avsågs besvaras med av RISE utförda fältförsök:

• Hur påverkas risken för en tryckkärlsexplosion om gastanken utsätts för en lokal brand?
• Hur påverkas risken för en tryckkärlsexplosion om smältsäkringen kyls?
• Är brandpåverkade flaskor farliga efter de har svalnat?

Materialet har presenterats ur ett räddningstjänstperspektiv på ett webinarium anordnat av Brandforsk 13 maj 2022. En inspelning finns på Brandforsks YouTube-kanal och kan ses via bilden nedanför.

För att undersöka risken med lokal brand genomfördes fältförsök på 8 biogastankar 2019. Försöken finansierades av TUSC, Tunnel and Underground Safety Centre. Resultatet finns dokumenterat i DiVA via en RISE rapport samt tillhörande videofilm från brandförsöken. Fältförsöken bekräftade att en tryckkärlsexplosion är ett otroligt scenario, men att det kan ske för en viss typ av komposittankar om de utsätts för en längre tids (vid försöken 20 min) lokal brand som inte når smältsäkringen. 

Inom projektet BREND 2 genomfördes fältförsök 2021 på biogas- och vätgastankar för att undersöka vilken risk det innebär om smältsäkringen kyls, exempelvis av ett sprinklersystem i en tunnel eller ro-ro fartyg, eller av en manuell släckinsats. Även om smältsäkringen kyldes effektivt av vattnet så ledde inte detta till någon tryckkärlsexplosion, vilket är goda nyheter för, exempelvis, tunnlar med sprinklersystem eller de fall där en snabb släckinsats är viktig, exempelvis på ro-ro fartyg.

Vår forskning bekräftar också tidigare forskning att brandpåverkade gasflaskor återfår en säkerhetsmarginal mot att brista när de har svalnat, oavsett om de får svalna naturligt eller kyls med vatten.

Från de incidenter som skett och den forskning som bedrivs är vi på RISE övertygade om att framtidens energibärare kommer vara minst lika säkra som dåtidens! Exempelvis ser vi en utveckling där kompositflaskor börjar släppa igenom gasen på ett kontrollerat och säkert sätt redan efter 7-8 min brand. Det kommer emellertid att vara viktigt att fortsätta att följa utvecklingen och se till att kunskapen om nya material och utvecklingen av olika standarder hänger med.

Samverkan

Inom denna samverkan sker koordinering av insatser inom forskning kopplat mot träindustrin och av expertkompetens i syfte nå ökad samordning, framåtblickande aktiviteter och omvärldsspaningar, snabbare åtgärder på omvärldsförändringar och att kunna initiera strategiska satsningar som svarar upp mot identifierade behov på ett värdeskapande sätt för Träindustrin. För att uttrycka den gemensamma riktningen för utveckling så har man satt tre värdeord: Klimatavtryck, Cirkularitet och Konkurrenskraft. 

För att genomföra detta gemensamma utvecklingsarbete har ett programråd bildats med syfte att:

• Att säkerställa näringslivets engagemang och inflytande över forskningsinriktning och strategi inom området träindustri.
• Bidra med omvärldsperspektiv, näringslivets behov och insikter om framtida satsningar, kan Programrådet påverka strategier och säkerställa industriell relevans.

Fokusgrupper

För att få en bred förankring i näringslivet har man också under detta startat fyra fokusområden med var sin referensgrupp för att genomföra omvärldsanalys och formulera projekt, uppdrag och utbildningar. Dessa fokusområden kan beskrivas som var sin del av den cirkulära trävärdekedjan. 

• Produktion – Från sågverksgrind till färdig produkt, hur sönderdela och sammanfoga inkl. delprocesser och spårbarhet av material längs hela processen.
• Material och komponent – Utveckling av träbaserade material och komponenter inkl. behandling för att uppfylla krav på säkerhet och funktion för lång livslängd
• Byggnad och produkt – Utveckling av byggnader och produkter i trä som uppfyller krav på funktion, kvalitet och hållbarhet över tid
• Användning och återbruk – Utveckling av produktioner och processer som gör det möjligt att använda produkterna så lång tid som möjligt och som möjliggör återbruk efter end-of-use.

Fokusområdena ska bemannas med 3 representanter från industrin, varav en ordförande samt tre representanter från RISE varav en är koordinator för området. Fokusområdenas huvuduppgift är att prioritera projektidéer för vidare utveckling till projekt. 

Genomförda projekt

Inom ramen för samverkan har ett flertal projekt genomförts. Nedan finns slutrapporter för ett flertal av de genomförda projekten. 

Vad är brandgas? 

Brandgas är en blandning av brännbara och giftiga gaser som frigörs vid förbränning av material och produkter. Dessa gaser kan innehålla en rad farliga ämnen så som kolmonoxid, kväveoxider och flyktiga organiska föreningar. 

Vad kan exponering för brandgas innebära?

Att utsättas för partiklar och giftiga ämnen från brandgas kan leda till allvarliga toxiska effekter. Olika ämnen påverkar på olika sätt. Effekten kan vara direkt, tex kvävande, eller ackumulerande. Brandgasen kan även försvåra utrymning.

Hur bildas brandgas?

Brandgas bildas när olika material och produkter brinner. Under förbränningen sker olika kemiska reaktioner. Vilka reaktioner som sker, och vilka ämnen som bildas, beror på en mängd olika faktorer, såsom typ av material, syretillgång och förbränningstemperatur.

Varför behöver vi analysera brandgas? 

Vid en analys av brandgas identifieras toxiska komponenter samtidigt som det görs en bedömning av risker. Analysen är viktig för att förstå brandgasens innehåll och potentiella risker samt dess påverkan på hälsa och miljö. Det här är särskilt relevant för produktutveckling och certifiering inom transportsektorn, där det finns specifika krav på brandtoxicitet. 

Nya produkter och material utvecklas kontinuerligt för att säljas på marknaden, antingen som nya material eller för användning i nya applikationer, där de ersätter befintligt material. Fiberarmerade polymerer (FRP), kompositer, är ett exempel på nya material som ersätter redan befintligt material, där t.ex. stål ersätts i maritima applikationer.

Kompositer är kända för att vara lättviktsmaterial och för bra mekaniska egenskaper. De används därför ofta i avancerade tekniska produkter, så som inom fordonsindustrin, tåg, sjöfartsapplikationer, bygg och flyg. Men det finns en stor nackdel med kompositer. Oftast består matrisen i materialet av en polymer som i många fall är mycket brännbar, vilket gör att kompositer generellt har en dålig brandprestanda. Det finns sätt att förbättra brandbeteendet genom att arbeta med tillsatser och ytbehandlingar.

RISE har lång erfarenhet och kunskap om kompositers påverkan av brand. Genom att aktivt delta i forskningsprojekt, både nationella och internationella, har nya materallösningar utvecklats i nära samarbete med partners, materialtillverkare och slutanvändare. Stort fokus har varit på att hitta lösningar för att kunna bygga lättare fartyg och därmed bl.a. minska bränsleförbrukningen. Ett urval av de senaste projekten RISE deltagit i är

• BESST
• Fire-RESIST, finansierat av European Community's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013)
• KOMPIS, finansierat av Västra Götalands regionen
• RAMSSES, finansierat av EU Horizon 2020
• Cost-FRM, finansierat av Norges forskningsråd

Ett annat område där kompositmaterial används är på tåg och andra järnvägsfordon. RISE deltog i projektet Mat4Rail, där ett stort arbete gjordes med att utveckla och utvärdera brandegenskaper hos flera olika kompositer. I projektet LightSURF, som är nationellt finansierat, utvärderas olika ytbehandlingars förmåga att skydda kompositen vid exponering av brand.

Utöver forskningsprojekt jobbar RISE aktivt med kundprojekt, där kundens problemställning är i fokus. Tillsammans arbetas en lösning fram för att möta de brandkrav som applikationen kräver.