Ricercatori presso il Laboratorio di Ricerca dell'Esercito degli Stati Uniti e l'Università Ludwig Maximilian di Monaco di Baviera, La Germania ha sviluppato un bagliore a luce rossa ecologico popolare negli spettacoli pirotecnici e tra i soldati che li usano nell'addestramento e nelle operazioni sul campo di battaglia come dispositivi di segnalazione.

La formula è una composizione pirotecnica a emissione di luce rossa a base di litio di elevata purezza e qualità del colore, ed evita un elenco di elementi discutibili dal punto di vista ambientale, vale a dire stronzio e materiali organici clorurati, entrambi considerati pericolosi per l'uomo.

La nuova formulazione si basa su un sale ricco di azoto di dilitio non igroscopico che funge sia da ossidante che da colorante rosso. La formulazione può attirare l'interesse delle comunità civili dei fuochi d'artificio e dei pirotecnici militari per un ulteriore sviluppo poiché entrambi hanno un interesse acquisito nello sviluppo di formulazioni rispettose dell'ambiente, ha affermato il dott. Jesse J. Sabatini di ARL, un chimico di ricerca, che con il professor Thomas M. Klapötke dell'università è stato coautore di un articolo in una recente edizione di Angewandte Chemie.

Per ottenere un'emissione di luce rossa di elevata purezza del colore, gli autori riportano una formulazione costituita da magnesio in polvere ed esammina come combustibili, nitrocellulosa, un sistema di leganti epossidici, e un sale ad alto contenuto di azoto a base di litio, che funge sia da ossidante che da colorante. Quando bruciato, questa formulazione è stata trovata per esibire una fiamma relativamente fredda, producendo allo stesso tempo adeguate quantità di litio atomico a emissione di luce rossa. Sebbene sia ancora necessaria un'ulteriore ottimizzazione per migliorare la luminosità dei bagliori a emissione di luce rossa a base di litio, questo rappresenta il primo esempio noto di una formulazione a emissione di luce rossa di successo di elevata qualità e purezza del colore a base di litio che non contiene perclorati, materiali alogenati o materiali a base di stronzio.

Storicamente, le formulazioni per le formulazioni pirotecniche a emissione di luce rossa includevano combustibili metallici in polvere come magnesio e alluminio, nitrato di stronzio e ossidanti perclorati, così come materiali organici clorurati a base di carbonio come il cloruro di poli(vinile).

"Quando queste formulazioni vengono bruciate, viene prodotta una luce rossa brillante; causata dalla generazione di cloruro di stronzio(I) (SrCl). SrCl è un emettitore di luce rossa profonda, ed è ciò che è noto come emettitore molecolare metastabile; un emettitore che non è stabile allo stato fondamentale a basse temperature, ma che è stabile allo stato eccitato durante un processo di combustione ad alta temperatura. Sfortunatamente, perclorati, i materiali organici clorurati e i materiali a base di stronzio che si trovano nelle tradizionali formulazioni pirotecniche a emissione di luce rossa stanno cadendo in disgrazia dal punto di vista ambientale, e stanno affrontando un crescente controllo e/o un'azione normativa da parte dell'EPA, ", ha detto Sabatini.

Gli autori hanno citato un recente rapporto dell'EPA che ha rilevato che lo stronzio è potenzialmente dannoso per la salute umana, in particolare che sostituisce il calcio nelle ossa, interferisce con la forza ossea, e quindi influenza lo sviluppo scheletrico di bambini e adolescenti. Nel 2014, l'EPA ha preso una decisione preliminare per iniziare a regolare la quantità di stronzio nell'acqua potabile. Lo stronzio è stato rilevato nel 99?% di tutti i sistemi idrici pubblici ea livelli di preoccupazione nel 7% dei sistemi idrici pubblici negli Stati Uniti. Considerando che i campi di addestramento militare degli Stati Uniti non sono stati inclusi nello studio, queste strutture possono mostrare anche elevate concentrazioni di stronzio, data la presenza di stronzio nelle composizioni pirotecniche di segnalazione illuminanti a luce rossa attualmente utilizzate.

Il prossimo passo in questa ricerca è rendere più luminoso il bagliore rosso privo di stronzio e alogeni che il team ha sviluppato, ha detto Sabatini. "In altre parole, si devono ora compiere sforzi per aumentare l'intensità luminosa della formulazione o di un suo derivato stretto. Questo può essere fatto in parallelo con i cosiddetti esperimenti sui prototipi, in cui le nuove formulazioni di flare possono essere testate su scala più ampia. I miglioramenti della luminosità e i test sui prototipi su larga scala saranno necessari per far avanzare la tecnologia".