Havet - en uudnyttet ressource - DTU Fødevareinstituttet - Danmarks ...

7.2.6 Biofilm – fra skibe over fødevareindustrien
til menneskets indre
Biofilm er et udtryk for en begroning og afsætning af stofskifteprodukter,
der er en naturlig adfærd og levemåde for en række organismer, og som
findes overalt i naturen og i mange større organismers indre. Biofilm kan
imidlertid også være et problem set i relation til mennesker, da begroningen
kan have uønskede økonomiske og/eller sundhedsmæssige konsekvenser,
specielt i form af en lang række kroniske infektioner.
Konstruktioner på og i havet
På og i havet kan biofilmen (ofte benyttes det engelske udtryk ”fouling”
om den uønskede biofilm/begroning) medføre sikkerhedsmæssige og økonomiske
problemer for menneskeskabte konstruktioner – skibe, boreplatforme,
rørledninger, broer m.v.
Generelt fremmer biofilm en korrosion af konstruktionerne. For skibene
medfører begroningen endvidere et væsentligt forøget brændstofforbrug,
ligesom skibene uforvarende i/med biofilmen kan transportere organismer
fra et område til et andet, hvor disse nye arter evt. kan etablere sig og blive
til invasive arter.
For at modvirke biofilmen har man gennem tiden benyttet sig af en række
forskellige tiltag (antifouling), hvor de mest udbredte har været fysisk fjernelse
(afskrabning og spuling) og giftige malinger. Malingerne indeholdt
tidligere det giftige stof tributyltin (TBT), men det viste sig at være alt for
effektivt (= giftigt), da det i selv meget små koncentrationer medfører en
række uønskede konsekvenser for havmiljøet. I Danmark har det siden
1991 været forbudt at benytte TBT på lystfartøjer, og siden 2008 har det
været forbudt at benytte TBT på kommercielle skibe under EU-flag.
I mange bundmalinger blev TBT afløst af kobberoxid, der i havvand kan
holde sig aktivt (giftigt) i lang tid og dermed ophobes i organismerne. Kobbermaling
er derfor også ved at blive udfaset. Der arbejdes i stedet på dels
at finde frem til nye superglatte overflader og dels at finde stoffer, der er
giftige, men som også omdannes/nedbrydes hurtigt, så de ikke akkumuleres
i miljøet.
Enzymer er generelt let nedbrydelige proteiner. De rette enzymer kan
derfor tilføres malingen og beskytte overfladen mod begroning ved at
nedbryde de biomolekyler bakterier, alger og dyr bruger til at hæfte sig
fast. Alternativt kan enzymerne katalaysere en proces, hvor kortlivede
giftstoffer dannes. Forskere fra Hempel A/S, DTU Kemi, Danisco A/S og
Aarhus Universitet har for nylig publiceret et review af enzym-baserede
antifouling malinger/belægninger 12 . Det konkluderes, at på trods af, at de
første patenter på enzym-baseret antifouling blev udtaget i begyndelsen af
1980’erne, så er der endnu ikke et kommercielt produkt på markedet.
12 Olsen, S. M., Pedersen, L. T., Laursen, M. H., Kiil, S. and Dam-Johansen,
K.(2007) ‘Enzyme-based antifouling coat-ings: a review’, Biofouling, 23: 5, 369 — 383, publiceret 1. oktober 2007
Kædeproces til fremstilling
af brintoverilte til beskyttelse
af skibsbunde.
Forskere fra Danisco A/S, Aarhus
Universitet, Hempel A/S og DTU Kemi
har præsenteret et eksempel på ideerne
bag en enzymbaseret antifouling-maling,
hvor det giftige stof er
brintoverilte (H 2 O 2 , hydrogenperoxid).
Brintoverilte har en kraftig hæmmende
effekt på mange små organismer,
og samtidig omdannes brintoverilten
hurtigt til ilt og vand.
Nogle af de enzymer, der kan deltage
i dannelsen af brintoverilte, findes
bl.a. i visse makroalger, der på denne
måde beskyttes mod begroning. Et
af disse enzymer er hexose oxidase,
der ved tilstedeværelsen af ilt kan
omdanne glukose og i denne proces
samtidig danne brintoverilte. Både
enzymet og glukosen skal være i eller
dannes i malingen. Da glukosen er
vandopløselig, kan den imidlertid
ikke findes direkte i malingen, men
må blive dannet på stedet/undervejs.
Dertil anvendes et andet enzym,
amyloglucosidase (AMG), der kan
spalte stivelse til glukose. Skibsmalingen
skal derfor indeholde AMG,
hvilket giver visse udfordringer: enzymet
skal være stabilt i et organisk
opløsningsmiddel, robust i overflade
malingens overfladelag, have en kontrolleret
aktivitet når det frigøres. Når
enzymet ikke længere er aktivt, skal
nyt enzym frigøres fra underliggende
lag i malingen, hvilket kan ske ved
friktion, når skibet sejler.
(Reference: Kristensen, J. B., Olsen, S. M., Laursen,
B. S., Kragh, K. M., Poulsen, C. H., Besenbacher,
F. and Meyer, R. L.(2009) ’Enzymatic generation of
hydrogen peroxide shows promising antifouling effect’,Biofouling,26:2,141
— 153)
Danske muligheder 49