1. MỞ ĐẦU

Trong công tác phòng cháy và chữa cháy, bột chữa cháy là chất chữa cháy được sử dụng phổ biến nhất trong các bình chữa cháy xách tay. Với ưu điểm dễ sử dụng, chi phí thấp, khả năng dập cháy hiệu quả trên nhiều loại đám cháy (loại A, B, C), bột chữa cháy - đặc biệt là loại chứa Mono Ammonium Phosphate (MAP) được xem là tương đối an toàn và phù hợp cho nhiều môi trường khác nhau. Trong nhiều năm qua, phần lớn các bình bột chữa cháy tại Việt Nam sử dụng chủ yếu gồm MAP với hàm lượng 50- 80%. bột chữa cháy chứa MAP được đánh giá cao bởi khả năng chữa cháy đa năng, phù hợp với môi trường dân dụng, công nghiệp và giao thông. Tuy nhiên, trên thực tế, cho thấy chất lượng bột MAP trên thị trường có sự khác biệt đáng kể giữa các nhà sản xuất, dẫn tới hiệu quả chữa cháy không đồng đều. Ngoài ra, một số vấn đề như: độ ẩm, vón cục, khả năng ăn mòn thiết bị điện tử, ảnh hưởng môi trường… đang đặt ra yêu cầu đánh giá toàn diện nhằm khuyến nghị sử dụng phù hợp.

Trải qua hơn 60 năm sử dụng, nhiều cải tiến về phụ gia (chống ẩm, tăng chảy, giảm vón cục) và định hình dạng hạt bột giúp bột chữa cháy có tuổi thọ và hiệu quả cao hơn. Song song, một số lo ngại môi trường và sức khỏe bắt đầu xuất hiện. Trong một số trường hợp cụ thể, các nghiên cứu và khuyến cáo từ các tổ chức quốc tế như NFPA (Hoa Kỳ), ECHA (châu Âu), BS (Anh Quốc)… đã chỉ ra những hạn chế và nguy cơ khi sử dụng bột chữa cháy, đặc biệt là trong các không gian kín, môi trường nhạy cảm hoặc có yêu cầu cao về an toàn thiết bị và vệ sinh môi trường.

2. Đặc tính hóa lý và cơ chế chữa cháy của bột chữa cháy chứa MAP

- Thành phần và đặc tính hóa học

MAP có công thức hóa học NH₄H₂PO₄, dạng tinh thể bột mịn, màu vàng nhạt hoặc trắng, không tan hoàn toàn trong nước. Một số đặc tính chính:

MAP dễ hút ẩm và đóng bánh nếu bảo quản không đúng cách - yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phun và hiệu quả chữa cháy.

- Cơ chế chữa cháy

MAP chữa cháy thông qua ba cơ chế chính:

+ Cách ly nhiệt: MAP tạo lớp muối phosphate nóng chảy phủ lên bề mặt vật cháy, ngăn tiếp xúc với oxy.

+ Ức chế phản ứng dây chuyền (chain-breaking): Khi phân hủy, MAP tạo ra các gốc PO₂⁻ và P∙ có tác dụng “bẫy” các gốc tự do H∙, OH∙ trong ngọn lửa, làm gián đoạn quá trình cháy.

+ Làm loãng khí cháy: Hạt bột phân tán làm giảm nồng độ hơi cháy xung quanh khu vực phản ứng.

Cơ chế này cho phép MAP chữa cháy cả đám cháy loại A, B, C ưu điểm vượt trội hơn so với các loại bột BC (NaHCO₃, KHCO₃).

3. Hiệu quả chữa cháy

 - Hiệu quả trên đám cháy loại A: Bột chữa cháy chứa MAP có khả năng bao phủ tốt trên các vật liệu rắn như gỗ, vải, giấy. Lớp phosphate tạo màng bảo vệ chống tái bùng cháy, khiến MAP hiệu quả hơn đáng kể so với bột BC truyền thống.

- Hiệu quả trên đám cháy loại B: Bột chữa cháy chứa MAP phân tán tốt, tạo “đám mây bột” bao phủ bề mặt chất lỏng cháy (xăng, dầu). Tuy nhiên, trong môi trường gió mạnh hoặc không gian mở, hiệu quả giảm rõ rệt.

- Hiệu quả trên đám cháy loại C: Do đặc tính cách điện, MAP phù hợp cho chữa cháy điện – điện tử dân dụng. Tuy nhiên, tính ăn mòn kim loại và mạch điện là vấn đề cần lưu ý.

4. Mức độ an toàn của MAP và các khuyến cáo khi sử dụng 

- MAP được nhiều tổ chức quốc tế đánh giá là có mức độ độc tính thấp, không gây ung thư hay đột biến di truyền nếu sử dụng đúng cách. Tuy nhiên, loại hóa chất này vẫn có thể gây kích ứng cho đường hô hấp, da và mắt khi tiếp xúc trực tiếp. Việc hít phải bụi MAP với nồng độ cao có thể gây ho, khó thở, đặc biệt nguy hiểm với những người bị hen suyễn hoặc mắc bệnh về phổi.

- Về mặt môi trường, MAP khi phát tán có thể góp phần gây hiện tượng “phú dưỡng” nguồn nước(1) do hàm lượng phosphate cao, đồng thời Ammonium trong MAP ở nồng độ lớn cũng gây độc cho sinh vật thủy sinh. MAP có tính axit nhẹ, do đó khi dính vào kim loại như nhôm, đồng hoặc thép, nó có thể gây ra hiện tượng ăn mòn nếu không được làm sạch kỹ lưỡng.

- Đáng lưu ý, một số hướng dẫn kỹ thuật nội bộ khuyến cáo hạn chế sử dụng bình bột MAP trong những hoàn cảnh nhất định vì lý do an toàn, không chỉ vì vấn đề ô nhiễm môi trường. Chẳng hạn, Tiêu chuẩn Anh BS 5306 (cập nhật các năm 2012 và 2023) khuyến nghị không nên trang bị bình bột cho các không gian kín trừ khi có đánh giá rủi ro chi tiết cho thấy thật sự cần thiết. Nguyên nhân là khi xả trong phòng kín, bột ABC tạo ra mù bụi dày đặc, gây giảm tầm nhìn, khiến người trong khu vực khó xác định lối thoát nạn. Bên cạnh đó, hít phải lượng lớn bụi bột có thể gây kích ứng mạnh cho đường hô hấp, đặc biệt nguy hiểm đối với những người mắc bệnh hen suyễn hoặc viêm phổi mạn tính. Chính vì lý do này, nhiều văn phòng và tòa nhà tại Anh đã chuyển sang sử dụng bình nước hoặc bình foam cho các đám cháy loại A, và bình CO₂ cho các đám cháy liên quan đến thiết bị điện thay vì dùng bình bột trong nhà. Tuy nhiên, đây chỉ là các khuyến cáo về an toàn, không phải là quy định mang tính bắt buộc pháp lý. Việc lựa chọn loại bình phù hợp nên dựa trên đánh giá rủi ro cụ thể đối với từng loại công trình và không gian sử dụng.

- Ăn mòn và tác động lên thiết bị: MAP có tính acid nhẹ nên dễ gây ăn mòn đồng, nhôm và bảng mạch PCB nếu tiếp xúc kéo dài trong môi trường ẩm. Thí nghiệm cho thấy:

+ Tăng độ ẩm từ 60% → 85% làm tốc độ ăn mòn tăng 2,3 lần

+ Bột MAP bám trên bo mạch gây đoản mạch sau 48 -72 giờ nếu không vệ sinh đúng cách

Vì vậy, không khuyến khích sử dụng MAP trong: Trung tâm dữ liệu, phòng điều khiển công nghệ cao, thiết bị điện tử giá trị lớn.

5. Khuyến cáo xử lý chất bột sau khi sử dụng hoặc khi hết hạn 

- Sau khi sử dụng, việc thu gom và xử lý bột chữa cháy là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho sức khỏe và môi trường. Bột cần được thu gom ngay bằng các dụng cụ như chổi, xẻng hoặc máy hút bụi chuyên dụng, đồng thời người làm vệ sinh cần mang đầy đủ trang bị bảo hộ như khẩu trang và găng tay. Tuyệt đối không để bột trôi vào hệ thống cống rãnh hoặc nguồn nước mặt, bởi điều này có thể gây tác động tiêu cực đến hệ sinh thái nước.

- Sau khi đã thu gom phần lớn bột khô, khu vực cần được lau rửa sạch sẽ bằng nước nhằm trung hòa tính axit còn lại. Nếu bột MAP chưa bị nhiễm bẩn bởi các hóa chất cháy khác, có thể tận dụng làm phân bón do chứa thành phần phosphate và ammonium có giá trị dinh dưỡng. Nhiều nghiên cứu tại châu Âu đã chứng minh hiệu quả của việc tái sử dụng bột chữa cháy MAP làm phân bón không gây hại cho cây trồng.

- Đối với các bình bột đã hết hạn sử dụng, cần tiến hành xả áp suất còn lại và thu hồi bột bên trong. Vỏ bình kim loại sau đó có thể được phân loại và tái chế như phế liệu thông thường. Trường hợp bột bị nhiễm hóa chất độc hại hoặc được sử dụng dập các đám cháy thiết bị điện tử, cần xử lý như chất thải nguy hại theo quy định môi trường hiện hành.

6. Hướng nghiên cứu thay thế bột chữa cháy

Với những nhược điểm đã nêu, nhiều đơn vị nghiên cứu và sản xuất đã tập trung phát triển các chất chữa cháy thay thế cho MAP, nhằm tăng độ an toàn, giảm ăn mòn và thân thiện hơn với môi trường. Một số hướng phát triển công nghệ thay thế đang được ứng dụng và nghiên cứu gồm:

(1) Giảm tỷ lệ MAP trong bột chữa cháy, hướng tới thay thế hoàn toàn

- Hầu hết các tiêu chuẩn kỹ thuật về thiết bị chữa cháy trên thế giới không quy định cụ thể (không chế) một mức hàm lượng MAP cụ thể, mà thay vào đó đặt ra các yêu cầu hiệu suất tối thiểu mà sản phẩm phải đạt được (ví dụ: thời gian dập tắt, diện tích bao phủ, khả năng chịu ẩm, ăn mòn, độ ổn định...), đồng thời căn cứ ứng dụng chữa cháy cụ thể như bình chữa cháy xách tay, thiết bị chữa cháy cố định, xe chữa cháy, ... mà các nhà sản xuất điều chỉnh hàm lượng MAP trong chất chữa cháy cho phù hợp.

- Hiện nay, nhiều hướng nghiên cứu đang được triển khai nhằm giảm dần hoặc thay thế hoàn toàn MAP trong bột chữa cháy, với mục tiêu tăng tính an toàn và bền vững hơn về môi trường. Có thể kể đến một số kết quả cụ thể bao gồm:

- Giảm hàm lượng MAP bằng chất độn trung tính: Trung tâm nghiên cứu VdS (Đức) đã thực hiện các thử nghiệm dùng zeolit và bột talc làm nền cho MAP, từ đó giúp giảm hàm lượng MAP từ 40% xuống còn 20–25% mà vẫn giữ hiệu quả dập cháy loại A và B trong phạm vi tiêu chuẩn EN 615 (Nguồn: VdS Research, 2021).

- Thay thế MAP bằng ammonium sulfate hoặc muối phosphate hữu cơ: Một dự án của Viện Khoa học Kỹ thuật phòng cháy Trung Quốc (2022) cho thấy bột gốc ammonium sulfate phối hợp với phức chất chelating có thể dập cháy loại A hiệu quả tương đương MAP, nhưng ít ăn mòn kim loại hơn và không gây phú dưỡng nguồn nước (Nguồn: China Fire Research Institute, 2022).

- Phát triển bột gốc sinh học: Trường Đại học Công nghệ Delft (Hà Lan) đang phát triển loại bột sinh học gốc cellulose biến tính kết hợp với phụ gia kali photphat, cho thấy khả năng dập cháy tốt, phân hủy sinh học cao, và đặc biệt phù hợp trong môi trường yêu cầu xanh – sạch (Nguồn: TU Delft FireTech, 2023).

Những nghiên cứu này phản ánh xu hướng giảm dần sự phụ thuộc vào MAP trong chữa cháy, mở ra triển vọng cho các sản phẩm thân thiện môi trường hơn trong tương lai gần. Với những nhược điểm đã nêu, nhiều đơn vị nghiên cứu và sản xuất đã tập trung phát triển các chất chữa cháy thay thế cho MAP, nhằm tăng độ an toàn, giảm ăn mòn và thân thiện hơn với môi trường

(2) Sử dụng các chất chữa cháy thay thế cho chất bột chữa cháy:

- Bình chữa cháy khí sạch như CO₂, FM-200, hoặc Novec 1230 đang được sử dụng rộng rãi trong các không gian kín như phòng máy chủ, trung tâm dữ liệu, nơi thiết bị điện tử có giá trị cao. Những chất này không để lại cặn, không dẫn điện và không làm hư hại thiết bị.

- Hệ thống chữa cháy bằng sương mù nước áp lực cao giúp dập lửa hiệu quả nhờ làm mát và chiếm chỗ oxy, trong khi vẫn giảm thiểu tối đa lượng nước sử dụng. Điều này giúp hạn chế thiệt hại cho tài sản trong khu vực cháy.

- Hydrogel sinh học là một giải pháp mới, đang được thử nghiệm tại Hoa Kỳ và châu Âu. Đây là hợp chất thân thiện môi trường, có thể phân hủy sinh học hoàn toàn, đồng thời có khả năng bám dính tốt trên bề mặt vật liệu, phù hợp để chữa cháy chất lỏng và bề mặt đứng.

- Ngoài ra, các loại chất chữa cháy gốc nước đang được phát triển bước đầu đã cho hiệu quả dập cháy mà chất bột chữa cháy ABC  không làm được, như đối với pin lithium, đồng thời sau khi chữa cháy chúng cũng không để lại lượng cặn đáng kể.

7. Kết luận 

Bột chữa cháy MAP là chất chữa cháy khô phổ biến và hiệu quả cao trong công tác PCCC tại Việt Nam. Với khả năng chữa cháy đa năng A–B–C và cơ chế ức chế phản ứng mạnh, MAP phù hợp cho hầu hết môi trường dân dụng – công nghiệp. Tuy nhiên, từ góc độ phát triển bền vững, có thể thấy rằng mặc dù bột chữa cháy chứa MAP không phải là chất độc hại nghiêm trọng như PFAS hay halon, nhưng nó vẫn gây ra nhiều ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe và môi trường. Các hệ quả như phú dưỡng nguồn nước, nguy cơ kích ứng hô hấp, và thiệt hại thiết bị do ăn mòn khiến MAP không phù hợp để sử dụng trong một số không gian đặc thù như phòng kín, trung tâm dữ liệu hoặc khu vực thực phẩm. Do đó, MAP nên được xem là loại hóa chất cần được nghiên cứu và thay thế dần trong lộ trình phát triển công nghệ chữa cháy hiện đại. Sự thay thế này không nên mang tính cực đoan hay đồng loạt, mà cần dựa trên đánh giá rủi ro cụ thể, kết hợp với hỗ trợ nghiên cứu và chuyển giao công nghệ. Tương lai của khoa học PCCC không chỉ nằm ở hiệu quả dập lửa tức thời, mà còn ở khả năng bảo vệ con người, thiết bị và môi trường theo hướng bền vững hơn./.

Phòng Quản lý khoa học – công nghệ và kiểm định phương tiện PCCC và CNCH

Chú thích:

(1) “Phú dưỡng” (tiếng Anh: eutrophication) là hiện tượng tích tụ dư thừa chất dinh dưỡng, đặc biệt là nitơ (N) và phospho (P), trong các nguồn nước như ao hồ, sông, kênh rạch hoặc đầm lầy. Tảo và thủy sinh vật quang hợp phát triển bùng nổ (hiện tượng gọi là “tảo nở hoa”). Khi tảo chết đi, chúng bị vi sinh vật phân hủy, quá trình này tiêu tốn rất nhiều oxy hòa tan trong nước. Kết quả là: thiếu oxy nghiêm trọng, gây chết cá, nghẹt bùn; phá hủy hệ sinh thái thủy sinh; ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt và nông nghiệp; giảm độ sâu, tăng chi phí xử lý nước và khơi thông hồ chứa; tảo độc có thể gây nguy hại cho người khi tiếp xúc hoặc ăn phải thủy sản bị nhiễm.

(2) Hi-Ex water mist extinguisher không phải là tên một sản phẩm cụ thể của một nhà sản xuất duy nhất, mà là cách gọi chung cho dòng bình chữa cháy sử dụng công nghệ sương mù nước áp lực cao (high-expansion water mist). Theo đó, sản phẩm sử dụng nước tinh khiết hoặc nước khử khoáng, phun ra ở áp suất cao dưới dạng hạt siêu mịn (dưới 100 micron). Các hạt nước này hấp thụ nhiệt cực nhanh và chiếm chỗ oxy, giúp dập cháy hiệu quả mà không làm hỏng thiết bị điện tử. Một số nhà sản xuất nổi tiếng trong lĩnh vực này: Hydrex International Ltd (UK); Ultrafog (Thụy Điển); Fogtec (Đức); Jactone (UK).

Tài liệu tham khảo: 

1. SDS Redox – Thông tin an toàn hóa chất Monoammonium Phosphate (2023). 

2. NFPA 407, 410 – Quy định và khuyến cáo sử dụng chất chữa cháy trong hàng không.

3. UNEP – Báo cáo kỹ thuật về chất thay thế Halon, MAP và ứng dụng trong chữa cháy rừng. 

4. ECHA – Hồ sơ REACH của Monoammonium Phosphate. 

5. EPA – Hướng dẫn quản lý chất thải và định mức phơi nhiễm phosphat. 

6. ControlFireSystems – Hướng dẫn chọn bình chữa cháy cho trung tâm dữ liệu. 

7. BioEx, Firechief – Catalogue sản phẩm chữa cháy không PFAS. 

8. Nghiên cứu PHOSave EU – Tái chế photphat từ bình chữa cháy. 

9. US Army Research – Báo cáo thử nghiệm hydrogel sinh học chữa cháy (2024). 

10. All American Fire – Hướng dẫn xử lý bột chữa cháy sau khi sử dụng. 

11. British Standard BS 5306-8:2012 – Fire extinguishing installations and equipment on premises – Code of practice for selection and positioning of portable fire extinguishers. 

12. FireProtectionOnline.co.uk – Phân tích rủi ro khi sử dụng bình bột MAP trong không gian kín (2023).