Forschungsbericht 2010 - 2011 - Hochschule Bremen

Giftfreies Antifouling nach biologischem Vorbild
Laufzeit Projektbeteiligte
01/2004 - 01/2011 Liedert, Ralph, Dipl.-Biol.
Clasen, Antje, Dipl.-Biol.
Projektleiterin Mühlenbruch, Katrin, Dipl.-Biol.
Kesel, Antonia, Prof. Dr. Sonntag, René, Dipl.-Biol.
Projektbericht
Der Bewuchs von Schiffswänden, Seetonnen, Offshore-Plattformen
und anderen Unterwasserkörpern
stellt für die marine Industrie und Schifffahrt seit jeher
einen erheblichen Störfaktor dar. Der organische Aufwuchs
besteht in unseren Breiten vor allem aus Seepocken,
Miesmuscheln und Algen.
Bild 1: Bewuchsbeispiel Seetonne: Auch Fahrwassermarkierungstonnen
werden als Siedlungsfläche bewachsen, links:
Tonnenausschnitt nach der Lackierung bzw. vor der Ausbringung,
rechts: Gleiches Areal nach 6-wöchiger Exposition in
der Außenweser.
Wie alle ins Meerwasser ausgebrachten Objekte (Bild
1 & 2) kann ein Bootskörper oder eine Schiffsschraube
innerhalb weniger Monate vollständig mit so genannten
Bio-Foulern bewachsen. Der Wasserwiderstand
eines vollständig bewachsenen Rumpfes erhöht sich
dabei immens und mit ihm die Treibstoffkosten, woraus
markante ökonomische wie ökologische Impacts
resultieren.
Bild 2: Testbeschichtungen unterschiedlicher Zusammensetzung
bzw. Wirksamkeit nach mehrwöchiger Exposition
im Hafenbecken bei Meldorf.
Der tägliche Treibstoffbedarf eines durchschnittlichen
Containerschiffes der Panamax-Klasse (Länge:
ca. 300 Meter, Breite: ca. 30 Meter, Zuladung: bis zu
5.000 TEU) beträgt ca. 180 t. Üblicherweise handelt
es sich hierbei um Ifo 380 (= intermediate fuel oil), dessen
aktueller Marktpreis (Rotterdam, Juli 2009) bei ca.
350 US$ pro Tonne liegt. Daraus errechnet sich ein
Betrag von 63.000 $ pro Tag - mit erkennbar steigen-
der Tendenz. Auch die ökologische Bilanz ist hierdurch
erkennbar betroffen. Insbesondere, da explizit Schiffsdieselkraftstoffe
(Bunckeroil) mit durchschnittlich 2,7
% (= 27.000 ppm) einen extrem hohen Schwefelgehalt
aufweisen (zum Vergleich: PKW-Diesel: < 10 ppm).
Durch eine adäquate Oberflächenstrukturierung des
Schiffsrumpfes ließen sich widerstandsreduzierende
Grenzschichteffekte induzieren und somit Betriebskosten
wie Umwelteinflüsse merklich senken. Da
jedoch jedes ins Meerwasser ausgebrachte Objekt
binnen kürzester Zeit durch die unterschiedlichsten
Organismen besiedelt wird, werden nicht nur die begünstigenden
Grenzschichteffekte verhindert. Bereits
eine Besiedlungsschicht von wenigen Zehntel Millimetern
erhöht den Reibungswiderstand dramatisch und
verursacht energetische Zusatzkosten von bis zu 30%.
Waren bis dato TBT-haltige Schiffsanstriche die Methode
der Wahl, um den Bewuchs zu verhindern, so
sind diese wegen ihrer hohen unspezifischen Toxizität
seit 2003 verboten. Prinzipiell ist erkennbar, dass
chemisch wirksame Schutzanstriche, die auf der kontrollierten
Freisetzung biozider Substanzen, wie z.B.
TBT, Kupfer oder organischer Wirkstoffe basieren,
zunehmend von neuartigen Forschungsansätzen abgelöst
werden. Da das Risiko von Langzeitfolgen bzw.
-schäden chemischer Bewuchsschutzmethoden in der
Vergangenheit nur schwer abgeschätzt werden konnte,
bemüht man sich heute um die Entwicklung ökologisch
verträglicher Antifoulingtechniken, sogenannter
„non-toxic“ Antifoulings.
Die am B-I-C entwickelte Oberflächenbeschichtung eröffnet
nun erstmals eine toxidfreie Alternative.
Als Modellorganismus diente hierbei der Hai bzw.
dessen Haut, die bereits in den 80zigern des letzten
Jahrhunderts hinsichtlich ihrer positiven Widerstandsbeeinflussung
analysiert wurde. Im Rahmen der am B-
I-C durchgeführten Forschungsansätze konnte zudem
die Antifouling-Wirkung aufgezeigt werden. Weiterhin
gelang es, die hierzu notwendigen Parameter zu identifizieren
und in eine Rezeptur zur Behandlung von
Oberflächen zu übertragen (vgl. Europäische Patentanmeldung
"Antifouling Coating" EP 06 018 001.5).
Erste Produkte hierzu sind auf dem Markt erhältlich
und werden von der Fa. VOSSCHEMIE vertrieben
(Bild 3).
Projektziele
Die aktuellen Entwicklungsschritte fokussieren die Anwendbarkeit
im großtechnischen Maßstab. Dazu muss
das bestehende Produkt in seinen Eigenschaften adäquat
eingestellt werden, ohne dabei seine Funktionsfähigkeit
im Bereich des Antifoulings zu verlieren.
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