Tại Mỹ:Gel chống cháy rừng đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ qua nhưng với phạm vi có phần hạn chế so với retardant truyền thống. Giai đoạn đầu, gel chủ yếu được dùng bởi các đội lính cứu hỏa đô thị và tư nhân để bảo vệ cấu trúc trong khu vực giao thoa rừng-đô thị (WUI). Điển hình như ở California: Sở cứu hỏa Sierra Madre dùng Barricade gel phủ lên nhà dân gần rừng để chống cháy và lửa táp vào nhà dân; các công ty bảo hiểm thuê đội chuyên dụng phun gel bảo vệ nhà dân là khách hàng khi có cháy rừng đe dọa. Từ sau thảm họa cháy rừng liên tiếp 2017-2020, sự quan tâm tới gel ở Mỹ tăng mạnh. Các cơ quan cứu hỏa bắt đầu thử nghiệm triển khai gel bằng trực thăng và máy bay. Vào năm 2019, Trung tâm CoE Colorado phối hợp USFS thử nghiệm thả FireIce, BlazeTamer, Thermo-Gel từ máy bay SEAT để đánh giá hiệu quả thực tế trong điều kiện lửa rừng. Kết quả sơ bộ tích cực, cho thấy water enhancers (gel) có thể làm giảm ngay cường độ lửa và tạo thời gian cho lực lượng mặt đất khống chế đám cháy tốt hơn so với nước thường. Tuy vậy, việc sử dụng gel trên quy mô toàn liên bang còn gặp trở ngại về hậu cần (cần thiết bị pha trộn tại sân bay, vệ sinh máy bay sau khi thả gel) và quy định môi trường. Hiện USFS điều chỉnh chính sách để gel đủ điều kiện sử dụng rộng rãi hơn: các sản phẩm gel đạt tiêu chuẩn đã được đưa vào danh sách QPL (Qualified Products List) của liên bang. Cơ quan này cũng yêu cầu nghiên cứu thêm về tác động sinh thái trước khi cho phép thả gel đại trà trên rừng quốc gia (do lo ngại ảnh hưởng nước). Mặc dù vậy, ở cấp bang và địa phương, nhiều nơi đã chủ động dùng gel: ví dụ California có các quận tài trợ cho dân mua Barricade gel, đội cứu hỏa tư nhân Firebreak phun gel cho nhà cửa (theo yêu cầu bảo hiểm); các công ty điện lực như PG&E đã hợp tác phun Fortify gel quanh chân cột điện, trạm biến áp tại vùng hỏa hoạn để ngăn cháy do tia lửa thiết bị. Một trường hợp tiêu biểu: Quận Cam, California năm 2021 dùng ngân sách thuê Perimeter Solutions phun thử nghiệm chất gel Fortify lên vành đai thực bì khô gần khu dân cư nhạy cảm - đây được coi như “thuốc chủng ngừa cháy rừng” đầu tiên ở Mỹ. Kết quả cho thấy suốt mùa khô vùng phun gel không xảy ra vụ cháy nào, trong khi các khu xung quanh vẫn có điểm cháy nhỏ lẻ (được dập tắt do gặp ranh giới đã xử lý gel).

Máy bay chữa cháy rừng bằng Gel chống cháy

Bên cạnh ứng dụng cho thực bì, gel còn được Mỹ dùng trong bảo vệ các công trình hạ tầng: Cục Quản lý Đất đai (BLM) từng phủ gel lên các cột bơm dầu, bồn chứa xăng dầu trong vùng cháy rừng để chống nổ; Cơ quan Công viên thì thử nghiệm gel để bảo vệ các cây cổ thụ (như Sequoia) trước lửa (dùng gel thay vì quấn bạc chống cháy). Nhìn chung, tại Mỹ, gel đang chuyển từ vai trò hỗ trợ nhỏ sang thành phần quan trọng trong chiến lược phòng chống cháy rừng, nhất là khi công nghệ gel mới (Fortify) đã được phê duyệt. Nhiều chuyên gia nhận định trong vài năm tới, ngân sách liên bang cho công tác phòng cháy sẽ dành phần lớn cho giải pháp phủ gel dài hạn ở các vùng nguy cơ cao, vì chi phí (vài nghìn USD/ha) vẫn rẻ hơn rất nhiều so với thiệt hại cháy rừng gây ra.

Hình 1: Máy bay chữa cháy rừng bằng gel chống cháy

Úc: Australia là nước tiên phong sử dụng gel polymer trong chữa cháy rừng quy mô lớn. Từ sau các đợt cháy rừng khủng khiếp (đặc biệt Black Saturday 2009 và Black Summer 2019–2020), Úc đã đầu tư mạnh vào công nghệ “water enhancers” (chất tăng cường nước). Khoảng 2015–2016, các bang như New South Wales và Victoria bắt đầu thử nghiệm BlazeTamer 380 thả từ trực thăng và máy bay cứu hỏa. Kết quả tích cực: gel BlazeTamer giúp dập tắt nhanh các đám cháy bụi rậm và giảm 60% lượng nước cần dùng để đạt hiệu quả tương đương (theo thử nghiệm so sánh). Đến năm 2019, Cơ quan Cứu hỏa Rừng Úc (AFAC) đã chính thức phê chuẩn BlazeTamer 380 vào danh sách chất chữa cháy, cho phép triển khai trên toàn quốc. Trong thảm họa Black Summer 2019–2020, Úc lần đầu sử dụng gel ở quy mô lớn: có thời điểm máy bay chữa cháy loại lớn DC-10 (VLAT) thả chất gel (thay cho bọt/retardant) xuống các đám cháy rừng gần Sydney, nhằm tận dụng khả năng dập lửa nhanh của gel khi nước và bọt thiếu hụt. Sau đó, mọi bang tại Úc đều trang bị sẵn gel cho lực lượng cứu hỏa: Queensland dùng BlazeTamer 380 cho máy bay và trực thăng cứu hỏa; Tasmania và Victoria cũng đưa BlazeTamer vào gói thầu quốc gia về chất chữa cháy rừng. Song song đó, Úc vẫn duy trì sử dụng retardant (Phos-Chek đỏ) cho mục đích làm đường băng cản lửa từ máy bay lớn. Quy trình ở Úc hiện nay là kết hợp: VLAT thả retardant chặn trước lửa lớn, còn các SEAT và trực thăng cơ động thả gel trực tiếp lên đầu lửa để dập nhanh. Ưu điểm của gel được Úc đánh giá cao là an toàn cho cây trồng, động vật hơn retardant truyền thống. Dù vậy, Úc cũng rất thận trọng về môi trường: cơ quan chức năng quy định cấm thả gel gần nguồn nước và phải theo dõi khu vực đã thả xem có ảnh hưởng hệ sinh thái không. Một số nghiên cứu ở Úc chỉ ra gel polymer có thể gây chậm phát triển nòng nọc và gây chết vài loài ếch nhạy cảm nếu xâm nhập thủy vực, nhưng ở nồng độ sử dụng ngoài tự nhiên thì rủi ro thấp. Nhờ phối hợp chính sách và công nghệ, Úc hiện là một trong những quốc gia triển khai gel chống cháy rừng rộng rãi nhất thế giới, tích lũy nhiều kinh nghiệm thực tế trong sử dụng chất này.

Canada: Có tình hình cháy rừng ngày càng nghiêm trọng (đặc biệt năm 2023 diện tích cháy kỷ lục), tuy nhiên việc ứng dụng gel polymer ở Canada đến nay còn khá hạn chế. Truyền thống của Canada là sử dụng nước và bọt foam cho chữa cháy trực tiếp, và retardant (Phos-Chek đỏ) thả từ máy bay khi cần phòng cháy. Theo đại diện Perimeter Solutions tại Canada, các đội chữa cháy rừng Canada chuộng foam Class A do hiệu quả cao trên thảm thực vật và gỗ, cộng với thiết bị phun foam có sẵn trên máy bay Canadair (loại thủy phi cơ CL-415 lấy nước từ hồ). Tuy vậy, một số tỉnh, bang đã bắt đầu thử nghiệm gel: ví dụ Sở cứu hỏa Alberta năm 2018 diễn tập dùng trực thăng thả gel FireIce dập cháy rừng nhỏ; British Columbia có Đơn vị bảo vệ cấu trúc (SPU) trang bị Barricade gel để phun bảo vệ các tòa nhà, cầu gỗ khi lửa rừng áp sát. Năm 2021, sau khi Fortify được Mỹ phê chuẩn, Canada cũng phê duyệt Fortify cho sử dụng bởi cơ quan phòng cháy (theo thông tin từ Perimeter). Điều này mở đường cho các công ty điện lực Canada áp dụng phun gel phòng cháy quanh lưới điện. Thực tế, năm 2022 một dự án thí điểm ở Alberta đã phun Fortify bảo vệ khoảng 5 km² rừng quanh trạm phát điện và kết quả khu vực đó miễn nhiễm cháy trong mùa hè khô nóng. Tuy nhiên, những ứng dụng này chưa được công bố rộng rãi. Về chính sách, Canada thường theo sát tiêu chuẩn Mỹ: bất cứ chất chữa cháy nào có trong danh sách QPL của USFS thì Canada mới xem xét cho dùng. Do đó, khi các gel mới (Fortify, gel Stanford) đã được Mỹ chấp nhận, dự kiến Canada sẽ nhanh chóng triển khai để đối phó nguy cơ cháy rừng gia tăng do biến đổi khí hậu.

Châu Âu: Ở châu Âu, việc sử dụng gel chống cháy rừng còn rất mới mẻ. Truyền thống các nước Nam Âu (Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Hy Lạp…) vẫn là dùng nước và chất retardant (nhập từ Mỹ) trong chữa cháy rừng. Tuy nhiên, do những năm gần đây cháy rừng gia tăng, châu Âu đã bắt đầu quan tâm đến công nghệ gel. Năm 2020, Liên minh châu Âu tài trợ một dự án nghiên cứu thử nghiệm chất gel phòng cháy: một khu rừng ở miền nam Tây Ban Nha được phun thử nghiệm gel (công nghệ của Stanford) lên thảm thực vật để xem khả năng ngăn cháy lan. Kết quả khá hứa hẹn, gel giữ được vài tháng và giảm rõ rệt khả năng bắt lửa của cỏ khô. Tuy vậy, rào cản ở châu Âu là vấn đề môi trường - quy định EU rất nghiêm ngặt về hóa chất xả vào thiên nhiên. Hiện chưa có sản phẩm gel nào được EU cấp phép chung; mỗi quốc gia tự quyết định. Một số nước như Bồ Đào Nha và Tây Ban Nha đang xem xét nhập khẩu BlazeTamer 380 (Úc) và Fortify (Mỹ) để dùng thử. Pháp trong năm 2022 cũng thảo luận việc trang bị gel cho đội Canadair, nhưng chưa rõ tiến triển. Dù chậm, có thể dự đoán châu Âu sẽ áp dụng gel nhiều hơn trong tương lai gần để bảo vệ các khu rừng quan trọng và di sản (ví dụ rừng thông cổ ở Hy Lạp được đề xuất phủ gel bảo vệ trước mùa du lịch).

2. Các nghiên cứu và sáng chế mới nhất về gel chống cháy rừng

Trong những năm gần đây (2019–2025), lĩnh vực gel chống cháy rừng có nhiều bước tiến vượt bậc, thể hiện qua hàng loạt nghiên cứu và sáng chế mới:

 Phun gel chống cháy phòng cháy cho các công trình gần rừng

- Gel phòng cháy chủ động (proactive hydrogel): Năm 2019, các nhà khoa học Stanford (Mỹ) công bố một loại chất gel giữ trên thực vật nhiều tháng để phòng ngừa cháy rừng từ gốc. Gel này là chất lỏng viscoelastic (dẻo nhớt) trộn retardant truyền thống, khi phun lên cây cỏ sẽ bám dính qua mưa nắng. Thử nghiệm hiện trường cho thấy nó ngăn chặn hoàn toàn các đám cháy nhỏ trong suốt nhiều tuần ở vùng xử lý. Báo chí gọi đây là “vắc-xin ngừa cháy rừng” - phun trước ở vùng nguy cơ cao, gel sẽ bảo vệ rừng suốt mùa khô. Sáng chế này đã được khởi nghiệp hóa qua công ty LaderaTech và sản phẩm Fortify (được Perimeter Solutions mua lại năm 2020). Đây là minh chứng nổi bật cho hướng tiếp cận phòng cháy chủ động bằng gel, chuyển từ thế bị động chữa cháy sang ngăn cháy ngay từ đầu.

- Gel hydrogel chuyển pha chịu nhiệt: Năm 2024, nhóm Stanford tiếp tục gây tiếng vang với loại gel phun bảo vệ nhà cửa trong cháy rừng, đặc điểm độc đáo là khi gặp lửa sẽ chuyển thành aerogel rắn cách nhiệt. Nghiên cứu đăng trên tạp chí Advanced Materials cho thấy gel mới chịu lửa tốt gấp nhiều lần gel thương mại: thí nghiệm đèn khò ~1300°C, gel mới bảo vệ gỗ >7 phút chưa cháy xém, trong khi gel phổ thông chỉ ~1,5 phút. Sự khác biệt là nhờ hạt nano silica trong gel tạo mạng lưới aerogel khi bị đốt, vẫn bám phủ gỗ và tản nhiệt hiệu quả. Gel này cũng thân thiện môi trường (polymer gốc cellulose) và dễ rửa sạch. Hiện nhóm tác giả đang hợp tác để thương mại hóa, hướng tới trang bị cho các đội cứu hỏa phun bảo vệ nhà cửa, cột điện, cơ sở hạ tầng trước khi lửa ập tới.

- Gel “2 trong 1” chống cháy kiêm phân bón: Cuối 2024, một nhóm nghiên cứu Trung Quốc công bố trên tạp chí Communications Materials về gelatin-based hydrogel có khả năng làm chậm cháy và đồng thời bổ sung dinh dưỡng cho cây. Thành phần gel gồm gelatin (chất keo xương động vật), phytic acid (một dạng phosphat từ thực vật) và urê (chứa nitơ) - đều là chất không độc, phân hủy sinh học. Thử nghiệm cho thấy lớp gel này kéo dài thời gian bốc cháy của lá thực vật tươi lên gấp 16 lần và giảm 92% tốc độ lan lửa so với không xử lý. Đặc biệt, sau khi lửa được dập (hoặc khi trời mưa), gel phân hủy giải phóng nitơ và phospho vào đất như phân bón, giúp cây tăng quang hợp 84% và hồi phục tốt hơn sau cháy. Sáng kiến này rất có ý nghĩa vì nó không để lại “hóa chất lạ” trong môi trường, trái lại còn cải thiện đất và hệ vi sinh sau cháy. Đây là hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn, có thể ứng dụng để phòng cháy rừng kết hợp cải tạo hệ sinh thái ở những khu vực nhạy cảm.

- Polymer sinh học và nanocomposite: Gần đây, các nhà khoa học tại Trường Đại học Bách khoa Hồng Kông (Hong Kong Polytechnic University) đã phát triển loại hydrogel mới làm từ carrageenan – một polymer sinh học chiết xuất từ rong biển – kết hợp với nano đất sét Montmorillonite, tạo nên vật liệu phủ có khả năng bám dính tốt lên bề mặt gỗ và khi gặp lửa sẽ tạo lớp than cách nhiệt, giúp bảo vệ gỗ hiệu quả hơn cả một số sơn chống cháy truyền thống. Nghiên cứu công bố năm 2025 cho thấy vật liệu này không chỉ thân thiện với môi trường mà còn có khả năng chịu nhiệt cao, chống rửa trôi và kéo dài thời gian chống cháy. Ngoài ra, nhiều nhóm nghiên cứu quốc tế như tại Mỹ (Đại học Stanford) và Trung Quốc cũng đang phát triển các hydrogel "thông minh", sử dụng polymer tự nhiên như alginate (tảo nâu), xanthan gum… kết hợp với nano silica, nano graphene và phụ gia trương nở (intumescent). Những vật liệu này có khả năng tự phồng khi cháy, tạo màng gốm vi mô hoặc lớp xốp dập lửa, nâng cao hiệu quả bảo vệ và ứng dụng trong các điều kiện cháy khắc nghiệt.

- Công nghệ hydrogel chống cháy đang được mở rộng sang nhiều lĩnh vực mới. Tại Trung Quốc, cụ thể nhóm của Chunyuan Liu và cộng sự (xuất bản năm 2024/2025) các kỹ sư này đã phát triển một loại hydrogel chuyên dụng để dập cháy pin lithium-ion - vốn rất khó xử lý bằng nước. Gel này chứa các hạt kị nước siêu nhỏ, khi phun vào pin cháy sẽ hút nhiệt mạnh, ngăn oxy tiếp cận và hấp thụ khói độc, giúp dập lửa gần như tức thì và kéo dài thời gian an toàn cho cứu hộ. Nghiên cứu công bố năm 2024–2025 cho thấy gel hiệu quả gấp nhiều lần nước trong việc ngăn lan truyền nhiệt. Bên cạnh đó, trong ngành điện ảnh và cứu hộ - đặc biệt tại Mỹ - gel chống cháy phủ người (stuntman gel) cũng được sử dụng để bảo vệ diễn viên hoặc động vật khi đi qua lửa. Loại gel này giúp cách nhiệt tạm thời, ngăn bỏng da và đảm bảo an toàn trong các tình huống nguy hiểm. Tuy chưa có công bố khoa học chính thức công bố quốc gia nghiên cứu cụ thể, nhưng đây là kỹ thuật phổ biến trong ngành công nghiệp phim Mỹ.

Nghiên cứu về gel chống cháy rừng đang bước vào giai đoạn phát triển mạnh mẽ, với xu hướng nổi bật là hướng đến tính bền vững và đa chức năng. Thay vì chỉ đơn thuần dập lửa, các loại gel thế hệ mới còn phải thân thiện với môi trường, duy trì hiệu quả lâu dài, thậm chí có thể hỗ trợ tái sinh rừng sau cháy. Những sáng chế tiêu biểu như Fortify Gel - giúp phòng cháy kéo dài nhiều tháng, hay gelatin chống cháy kết hợp phân bón - vừa ngăn cháy, vừa nuôi dưỡng đất, cho thấy tiềm năng to lớn của công nghệ này. Trong bối cảnh cháy rừng ngày càng khốc liệt do biến đổi khí hậu, các loại gel thông minh không chỉ là giải pháp kỹ thuật, mà còn là công cụ chiến lược để con người chủ động kiểm soát và ứng phó hiệu quả với thảm họa. Việc ứng dụng rộng rãi gel chống cháy sẽ góp phần giảm thiểu thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản, đồng thời bảo vệ hệ sinh thái, giữ gìn đa dạng sinh học và nâng cao khả năng phục hồi của thiên nhiên. Đây chính là một trong những hướng đi đầy hứa hẹn để xây dựng một tương lai an toàn, bền vững và thích ứng hiệu quả với rủi ro cháy nổ ngày càng phức tạp./.

Mai Đăng Hưng - Viện NCKH công nghệ PCCC và CNCH