自然発火

自然発火または自然発火は、自己発熱（内部の発熱反応による温度上昇）によって起こり、続いて熱暴走（自己発熱が急速に高温に加速する）を経て最終的に自然発火するタイプの燃焼である。^{[1]これは、化合物が発火するために自己発熱を必要としない}自然発火性 とは異なる（ただし、実際の影響は同様である）。不適切な保管が自然発火の主な原因であることを考えると、自然発火性物質の適切な保管は極めて重要である。石炭、綿、干し草、油などの物質は、自然発火を防ぐために適切な温度と湿度で保管する必要がある。人間の自然発火の主張は疑似科学とみなされている。^[2]

自然発火は、干し草、麦わら、泥炭など、比較的発火温度が低い物質が熱を放出し始めると発生します。これは、湿気と空気の存在下での酸化、または熱を生成する細菌発酵など、いくつかの方法で発生します。これらの物質は断熱材であり、熱が逃げるのを防ぎ、物質の温度が発火点を超えないようにします。酸素などの十分な酸化剤と燃料が存在し、反応が熱暴走状態を維持すると、 燃焼が始まります。

熱暴走は、発生する熱量が熱の損失率を上回る場合に発生します。大量の熱を発生する物質は比較的少量でも燃焼する可能性がありますが、熱をほとんど発生しない物質は、断熱性が高い場合や大量に保管されている場合にのみ危険になります。ほとんどの酸化反応は高温で加速するため、周囲温度が低いときには安全であった物質の山が、気温が高いときには自然発火する可能性があります。

干し草^[3]や堆肥の山^{[4]は、細菌}発酵によって発生した熱のために自然発火する可能性があり、それが熱分解と酸化を引き起こし、熱暴走反応を引き起こし、自然発火温度に達する可能性があります。乾性油やワニスを染み込ませたぼろ布は、表面積が大きいため急速に酸化することがあり、小さな山でも適切な条件下では発火するのに十分な熱を発生する可能性があります。^{[5] [6]} 石炭は酸素にさらされると自然発火する可能性があり、冷却のための換気が不十分な場合、酸素が反応して加熱します。^[7] 黄鉄鉱の酸化は、古い鉱山の尾鉱中の石炭の自然発火の原因であることがよくあります。ピスタチオの実は大量に保管すると非常に燃えやすく、自己発熱して自然発火する傾向があります。^[8]大きな肥料の山は、極度の高温の条件下で自然発火する可能性があります。綿や麻は、多価不飽和植物油（亜麻仁油、マッサージオイル）と接触すると発火することがあります。細菌がゆっくりと材料を分解し、熱を発生します。これらの材料が熱を逃がさないような方法で保管されている場合、熱の蓄積によって分解速度が上がり、したがって熱の蓄積速度が上がります。発火温度に達すると、酸化剤（酸素）が存在すると燃焼が起こります。硝酸塩フィルムは、不適切に保管されると、非常に可燃性の高い状態に劣化し、燃焼する可能性があります。1937年のフォックス地下室火災は、自然発火した硝酸塩フィルムが原因でした。

干し草は、自然発火に関して最も広く研究されている物質の 1 つです。干し草の調製に使われる草の種類や、干し草が栽培される場所が異なるため、干し草の自己発熱で何が起こるかについて統一した理論を確立することは非常に困難です。水分が 25% を超える干し草では、危険な発熱が起こることが予想されます。火災は保管後 2 ～ 6 週間以内に最も多く発生し、その大部分は 4 ～ 5 週間目に発生します。

このプロセスは、干し草を発酵させてエタノールを生成する微生物の活動（バクテリアまたはカビ）から始まる可能性があります。エタノールの引火点は 14 °C（57 °F）です。そのため、静電気などの発火源（干し草の上を走るネズミなど）があると、燃焼が発生する可能性があります。その後、温度が上昇し、干し草自体に発火します。

微生物の活動により、干し草に含まれる酸素の量が減少します。100℃では、湿った干し草は乾燥した干し草の2倍の酸素を吸収します。干し草に含まれる複合炭水化物はより単純な糖に分解され、それがより容易にエタノールに発酵されるのではないかと推測されています。^[9]

炭は、作りたての状態で、自己発熱して発火することがあります。これは、炭を準備する際に発生する可能性のあるホットスポットとは別です。8日間空気にさらされた炭は危険とはみなされません。これには多くの要因が関係しており、その中には木の種類や炭を準備した温度が含まれます。^[10]

石炭の自己発熱については、広範囲にわたる研究が行われてきた。石炭の不適切な保管は、酸素が継続的に供給され、石炭の酸化によって放散しない熱が発生するため、自然発火の主な原因である。時間が経つにつれて、これらの状況は自己発熱を引き起こす可能性がある。^[11]石炭の品位が上がるにつれて、自己発熱の傾向は低下する。亜炭は瀝青炭よりも活性が高く、瀝青炭は無煙炭よりも活性が高い。採掘されたばかりの石炭は風化した石炭よりも急速に酸素を消費し、採掘されたばかりの石炭は風化した石炭よりも自己発熱が大きい。水蒸気の存在も重要である可能性があり、飽和空気から乾燥石炭への水分の吸収に伴う発熱率は、同量の乾燥空気よりも1桁以上になる可能性がある。^[12]

綿も自然発火の大きなリスクがある。^[13]綿の自然発火に関する実験的研究では、3種類の綿を異なる加熱速度と圧力でテストした。綿の種類によって自己発熱酸化温度が異なり、反応も大きくなる。保管されている綿の種類を理解することは、自然発火のリスクを減らすのに役立つ。^[14] 1834年8月24日、インド洋で 船アール・オブ・エルドン号の上で、貨物が自然発火したという顕著な例があった。

油種子および油抽出後の残留物は、水分が多すぎると自己発熱する。通常、9～14%の水分で保管すれば十分だが、油種子の種類ごとに限度が定められている。種子の発芽に必要なレベルをわずかに下回る過剰な水分がある場合、カビ菌の活動が熱発生の原因となる可能性が高い。これは亜麻、ヒマワリの種子、大豆で確認されている。油種子の多くは自己発熱性の油を生成する。パーム核、菜種、綿実も研究されている。^[15]亜麻仁油に浸したぼろ布は、不適切に保管または廃棄すると自然発火することがある。^[16]

コプラは、ココナッツオイルの抽出元となるココナッツの乾燥した白い果肉で、 ^[17]自然発火性があるため危険物に分類されています。 ^{[18]これは、}区分4.2の物質として分類されています。

未確認ではあるが、自然発火したという逸話的な報告がある。この現象は真の自然発火とは考えられておらず、想定される事例は主に芯効果によるものとされており、芯効果とは外部からの火源が近くの可燃物や人間の脂肪などに引火する現象である。^[19]

自然発火を予測し、防止するのに役立つ要因は数多くあります。物質が長期間放置されるほど、自然発火のリスクが高まります。自然発火を防ぐには、物質を長期間保管しないこと、空気の流れ、水分、メタン、圧力バランスを制御することなど、簡単なことです。自然発火を防ぐ物質も数多くあります。たとえば、石炭の自然発火は、塩素塩、アンモニウム塩、アルカリ、不活性ガス、コロイド、ポリマー、エアロゾル、LDHなどの物理的物質、および抗酸化物質、イオン液体、複合材料などの化学的物質によって防止できます。^[20]

• Babrauskas, Vytenis (2003)。点火ハンドブック。ボストン：防火技術者協会。ISBN 978-0-9728111-3-2。
• Bowes, PC (1984)。自己発熱：危険性の評価と制御。ロンドン：環境省、建築研究施設。ISBN 978-0-11-671364-3。

• 石炭の自然発火に関する記事、1993年5月 2012年7月1日アーカイブ、Wayback Machine
• 自然発火のデモンストレーション