Nedavni požar pariške katedrale Notre Dame doveo je cijelom svijetu pred oči žalosnu činjenicu da vatra može u nekoliko sati uništiti sve što su ljudi stoljećima stvarali. Mala nepažnja, čak ni to. Otvoreni plamen, čak ni to – dovoljno je da negdje zaiskri, pa da se nekakav „razrjeđivač“ (organsko otapalo)  zapali, plamen zahvati platno i drvo, a onda je za sve kasno. Nalazimo se u oceanu vrlo reaktivnog plina, kisika, bez kojeg doduše nema života, ali od njega plamte šume, kuće, crkve, automobili, brodovi, zrakoplovi… Dok god dišemo ne trebamo se bojati da će vatrogasci ostati bez posla.

Bolje spriječiti nego liječiti. Još su Rimljani, kada bi napadali neprijateljske utvrde, namakali platno i kožu u otopinu stipse da ih ne zahvati vatra što ju je neprijatelj, jasno, u mnogim oblicima bacao po njima. Bio je to prvi retardant protiv požara. No problem je sa stipsom da se otapa u vodi, pa se ne može rabiti za zaštitu od požara na otvorenom, primjerice za prskanje raslinja uz željezničku prugu. Još je teže pronaći retardant prikladan za umjetnička djela, posebice onaj koji bi štitio od požara zidne slike. Jer što god nanesemo na sliku to joj ne smije promijeniti izgled, a kamoli je oštetiti. Točnije govoreći, ne smije utjecati na njezinu boju, trajnost, vlažnost, poroznost i čvrstoću. No unatoč tome, takvo su sredstvo nedavno razvili kineski i talijanski znanstvenici te o njemu ove godine objavili znanstveni rad u časopisu ACS Applied Materials and Inerfaces. Riječ je, najjednostavnije rečeno, o gašenom vapnu – ali kakvom!

Gašeno vapno je, sjećamo se iz kemije, kalcijev hidroksid, Ca(OH)₂, koji se dobiva reakcijom („gašenjem“) kalcijeva oksida, CaO (živoga vapna) s vodom. Vapno veže zahvaljujući reakciji s ugljikovim dioksidom iz zraka pri čemu nastaje kalcijev karbonat, materijal sličan vapnencu, te voda zbog koje svježa žbuka vlaži. Vapnu se može dodavati sve i svašta –  pijesak, cement, zemlja crvenica, jaja i sir – no vapno koje su za protupožarnu zaštitu zidnih slika predložili talijanski i kineski znanstvenici daleko je od tih drevnih tehnologija. Prvo po čemu se njihovo vapno razlikuje od onog iz vreće jesu čestice kalcijeva hidroksida koje su postale nanočestice – velike su samo 80 nanometara. Drugi, još važniji sastojak  novoga vapna jesu okrugle čestice, oko 240 nm u promjeru, heksagonskog borovog nitrida, h-BN, poznatog pod slikovitim imenom anorganski ili bijeli grafit.  

Zašto baš „bijeli grafit“? Zato što borov nitrid ima strukturu grafita. Grafit se sastoji od ugljikovih atoma povezanih u šesterokutne (heksagonske)  mreže, koje se potom slažu jedna na drugu. U borovom nitridu tako nisu povezani atomi ugljika nego naizmjenično atomi bora i dušika, pa se formula h-BN može napisati jednostavno kao (BN)_x.  (Osim heksagonskog postoji i kubični borov nitrid sa strukturom dijamanta).  Za taj se kemijski spoj, (BN)_x,  znade poodavno, a priprema se vrlo jednostavno: borov bromid reagira s amonijakom, a zatim se dobiveni produkt žari do 750 ^oC. Toliko o kemiji.

Priprema novog vapna nije odviše komplicirana. U vodenu otopinu kalcijeva klorida dodaju se nanočestice borova nitrida (boron nitride nanosheets, BNNS),  otopina se zagrije na 90 ^oC, a potom se u nju, uz jako miješanje, dodaje, kap po kap natrijeva lužina. Pri tome dolazi do stvaranja, baš zahvaljujući BNNS-u, nanočestica kalcijeva hidroksida koje se potom vežu za nanočestice h-BN. Nakon 90 minuta miješanja, otopina se centrifugira, a dobiveni talog ispere i osuši. Poslije se po potrebi razmuti u izopropilnom alkoholu – da bi se dobivenom suspenzijom premazivale zidne slike. A sada test.

Koliko dugo može zidna slika izdržati plamen? Ako nije ničim premazana već se nakon 20 s  naziru oštećenja, a nakon 75 s  možemo je smatrati potpuno uništenom. Za razliku od toga, slika premazana novim, borov nitridnim vapnom,  Ca(OH)₂-BNNS,  ostala je posve nepromijenjena nakon izlaganja plamenu u trajanju od 20 s, a nakon 75 s oštećenja su se jedva mogla nazrijeti. U čemu je tajna novoga vapna?

U porama zida dolazi do razdvajanja čestica, pa se BNNS zadržava na površini, dok nanočestice kalcijeva hidroksida popunjavaju njihove dublje dijelove. Znanstvenici su toliko vjerovali u svoju metodu da se nisu bojali nanijeti borov nitridni retardant  na tisuću godina staru zidnu sliku iz dinastije Tang te je palili 20 sekunda.  Na njoj se nisu mogli uočiti nikakve promjene.

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je doktor prirodnih znanosti iz područja kemije, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju. Do umirovljenja radio je u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI)  baveći se bioanorganskom i teorijskom (računalnom) kemijom. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti surađujući u mnogim časopisima i revijama (Priroda, ABC tehnike, Čovjek i svemir, Modra lasta, Smib, Fokus). Napisao je više od dvije tisuće znanstveno-popularnih članaka, 13 znanstveno-popularnih knjiga te u koautorstvu dva sveučilišna udžbenika iz područja dizajniranja lijekova. Sada piše za mrežne stranice  Zg-magazina te za časopis Čovjek i svemir te, naravno, za BUG online. U časopisu Kemija u industriji je stalni komentator te  urednik rubrike „Kemija u nastavi“. Godine 2003. dodijeljena mu je Državna godišnja nagrada za promidžbu i popularizaciju znanosti.