Comment s’assurer que les abris contre les incendies de forêt sauvent la vie des pompiers

Les incendies de forêt brûlent à chaud, rapidement et de manière imprévisible. Bien que les pompiers forestiers reçoivent une formation approfondie pour assurer leur sécurité, ils sont parfois coupés par des flammes qui peuvent atteindre des températures de 1 600 à plus de 2 000 degrés Fahrenheit. Pour se protéger dans ces situations extrêmement difficiles, chacun porte un abri anti-incendie portable (essentiellement une petite tente en aluminium spécialement formulée) qui peut être déployé pour les protéger des flammes et des gaz chauds. Mais cette technologie a de sérieuses limites, et les chercheurs explorent maintenant de nouveaux matériaux et de nouvelles conceptions et soumettent des prototypes à un gant de tests ardents.

Le National Wildfire Coordinating Group (NWCG), une organisation gouvernementale fédérale qui établit des normes pour les équipements de lutte contre les incendies de forêt, rapporte que des abris anti-incendie ont été déployés plus de 200 fois entre 2006 et 2020. Mais cette dernière ligne de défense ne fonctionne pas toujours. Par exemple, 19 des 20 membres de l’équipe de lutte contre les incendies de Granite Mountain ont tragiquement péri malgré l’utilisation de leurs abris lors de l’incendie de Yarnell Hill en Arizona en 2013. Le besoin de meilleurs abris ne deviendra que plus crucial à mesure que les saisons des incendies Continuez à grandir Suite sévère: l’année dernière seulement, les pompiers ont combattu près de 60 000 incendies de forêt qui ont transformé sept millions d’acres de forêt américaine en cendres noircies.

“Les saisons des incendies s’allongent, s’aggravent et les pompiers forestiers constatent un comportement des incendies que nous n’avons jamais vu auparavant”, déclare Camille Stevens-Rumann, professeur adjoint de gestion des forêts et des parcours à la Colorado State University, qui n’était pas impliqué. lors des récents tests d’abris anti-incendie. “Dans le Colorado, nous avons eu un incendie qui a brûlé 6 000 acres à l’heure. Ces conditions entraînent plus de risques pour les pompiers. De telles situations sont particulièrement dangereuses lorsque les flammes se propagent rapidement en peu de temps, obligeant les pompiers à se retirer dans leurs abris d’urgence. “Nous constatons également une augmentation des incendies extrêmes, où vous voyez de nombreux acres brûler sur une courte période de temps”, ajoute Stevens-Rumann. “Avec des facteurs comme le vent, le manque d’humidité et l’abondance de combustibles, vous voyez des incendies exploser rapidement en une seule journée.”

L’abri anti-incendie M2002 actuel, le seul modèle approuvé pour une utilisation par les pompiers des agences gouvernementales, se replie en un paquet de 4,3 livres environ de la taille d’une miche de pain. Il est généralement stocké dans une pochette en plastique et transporté dans un compartiment spécial sur les sacs à dos des pompiers forestiers. Le paquet peut être déplié en un demi-tube juste assez grand pour qu’une personne puisse s’allonger à l’intérieur. Sa résistance au feu provient d’une construction à deux couches, avec un espace d’air entre les deux pour une isolation supplémentaire. La couche externe est constituée de silice tissée qui est laminée ou collée à une feuille d’aluminium. La couche intérieure est en fibre de verre laminée sur une couche séparée de papier d’aluminium.

Un abri d’urgence contre les incendies de forêt se replie en un paquet de la taille d’une miche de pain. Crédit : Photo du Service forestier de l’USDA par Ian Grob

En 2019, un examen quinquennal du NWCG a recommandé de conserver la conception existante de l’abri anti-incendie. Mais l’organisation est toujours à la recherche d’améliorations. Désormais, des chercheurs de la North Carolina State University (NC State) ont suivi les directives de protection contre les incendies du NWCG pour évaluer le M2002, ainsi que quatre prototypes développé par des chercheurs universitaires. Leurs travaux ont été détaillés dans un rapport publié au printemps dernier.

“Nous essayons simplement d’améliorer [the current design]», explique l’auteur principal de l’étude, Joseph Roise, professeur de ressources forestières et environnementales à NC State. “La forme en dôme est vraiment aussi bonne que possible. Vous voulez être près du sol parce que la chaleur monte – plus vous êtes près du sol, moins vous avez de chaleur sur votre corps. Parce que la forme existante est difficile à battre, les nouveaux prototypes d’abris anti-incendie d’urgence se concentrent sur d’autres moyens d’améliorer la résistance à la chaleur. De l’extérieur, ils ressemblent beaucoup au M2002. Mais certains ajoutent une couche supplémentaire de matériau avancé résistant à la chaleur. D’autres expérimentent le placement des coutures, ce qui peut être un point faible.

Pour tester les performances de protection thermique des abris anti-incendie dans un environnement de laboratoire contrôlé, les chercheurs de NC State ont utilisé une chambre de combustion spécialement construite appelée PyroDome Turbulent Flame Fire Shelter Test System. À l’intérieur de la chambre, des brûleurs au propane ont soufflé des abris anti-feu pleine grandeur avec une flamme directe pendant une minute. Des instruments sensibles ont mesuré le temps nécessaire pour que la température de leur sol atteigne 302 degrés F, le niveau de température maximal établi pour la capacité de survie dans un abri. Une caméra vidéo à l’intérieur de chaque abri d’essai a documenté comment les murs intérieurs et les coutures ont changé avec l’exposition aux flammes.

Lors de ces tests, les abris coupe-feu doivent résister à deux types de chaleur. Premièrement, il y a la chaleur rayonnante – pensez-y comme la chaleur ressentie lorsque vous vous tenez près d’un feu de camp. La couche externe d’aluminium reflète environ 95 % de cette chaleur, selon Roise. Il note que l’aluminium est très durable, et lorsqu’il est combiné avec une base de silice, qui ralentit le taux de transfert de chaleur pour abaisser la température à l’intérieur de l’abri, les matériaux fonctionnent bien ensemble pour refléter l’énergie rayonnante.

Un défi plus sérieux est la chaleur convective, qui se produit lorsqu’un incendie se déplace à travers un site de déploiement d’abri et que les flammes ou les gaz chauds touchent directement l’extérieur de l’abri. La couche externe peut absorber cette chaleur convective, augmentant sa température. Lorsque cette température approche de 500 degrés F, les adhésifs qui lient les couches ensemble peuvent se décomposer. Si l’extérieur de la feuille d’aluminium est séparé du tissu de la couche extérieure de l’abri, il peut être arraché par des vents turbulents, détruisant une grande partie de la protection réfléchissante de l’abri. Tout point déchiré dans le matériau peut également permettre à la chaleur convective de pénétrer dans l’abri et d’augmenter rapidement les températures internes.

Étant donné que les vrais incendies de forêt créent des conditions aussi imprévisibles, il est nécessaire de tester les abris anti-incendie sur le terrain, ainsi qu’en laboratoire. Les chercheurs de NC State ont également effectué huit tests sur le terrain dans quatre endroits en Amérique du Nord. Les sites d’essai offraient différents types de carburant, tels que le chaparral (où le sol est recouvert d’arbustes ou de petits arbres), la prairie et la forêt boréale, ainsi que de multiples types de topographie, de plat à vallonné. Les tests ont exposé les prototypes d’abris à différentes configurations de flammes, températures et conditions météorologiques. Cette variété a cependant rendu difficile la comparaison du modèle M2002 avec des prototypes. Des vents violents, des quantités incohérentes de carburant et un comportement variable du feu ont produit des conditions différentes pour chaque abri testé.

«Il y a beaucoup de variables dans un environnement de feu de forêt. C’est très imprévisible. Vous pourriez avoir un abri à côté d’un autre abri, et lorsque le feu traverse la zone, vous obtenez des résultats étonnamment différents entre les deux », explique David Maclay-Schulte, spécialiste de l’équipement au National Technology and Development Program du US Forest Service, qui n’a pas travaillé sur le nouveau rapport NC State. “Il est très difficile d’obtenir des données reproductibles et fiables de cette façon.”

Malgré ces défis, le M2002 et les quatre prototypes ont réussi les tests de protection contre les incendies : ils ont conservé une température de l’air de survie à l’intérieur des abris pendant les opérations de test sur le terrain, même dans les situations où les flammes ont percé la couche extérieure. Les tests ont également prouvé l’efficacité des prototypes qui comprenaient des couches d’isolation thermique avancées. Et l’ajout d’une couche isolante a en fait empêché une partie de l’énergie convective de brûler à travers les couches extérieures de papier d’aluminium d’un abri, selon Roise : tous les prototypes ont surpassé le M2002 lors des tests en laboratoire, et celui qui a le mieux fonctionné comprenait une couche d’un matériau résistant à la chaleur appelé Kapton, développé par la société chimique DuPont.

Mais ce prototype était aussi beaucoup plus lourd et volumineux que le modèle actuel. C’est un problème car le poids d’un abri (ainsi que sa durabilité et son coût) sont des considérations importantes. Les pompiers forestiers doivent déjà transporter des packs d’équipement de 45 livres, parfois sous une chaleur étouffante, de sorte qu’un abri qui ajoute trop à ce fardeau ne fera pas l’affaire.

Un autre critère critique est la toxicité, que l’étude NC State n’a pas testée. Les chercheurs ont étudié certains matériaux qui offrent une protection accrue contre le chauffage par rayonnement et convection. Cependant, lorsqu’elles sont exposées à une chaleur élevée, ces substances libèrent des fumées toxiques qui mettraient en danger les pompiers utilisant les abris. “Les pompiers peuvent survivre à l’incendie mais subir des conséquences négatives car le matériau décomposé thermiquement devient toxique”, explique Maclay-Schulte.

Bien que les prototypes se soient avérés prometteurs, ils n’ont pas réussi à détrôner le M2002 alors que les pompiers forestiers modèles transportaient sur le terrain. Mais la quête de meilleurs abris contre les incendies se poursuit. « Nous testons toujours différents matériaux et composites de matériaux pour voir s’ils réagissent différemment et fonctionnent mieux », explique Maclay-Schulte. “Il se passe toujours quelque chose avec le développement d’abris anti-incendie.”



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