Schiffe: endlich eine umweltfreundliche Lösung gegen marines Fouling?
Sobald Schiffsrümpfe im Wasser liegen, sind sie in nur wenigen Monaten komplett mit Seepocken, Algen und Bakterien bedeckt. Die Bekämpfung dieses Bewuchses, der auch als marines Fouling bezeichnet wird, geht allerdings mit hohen Kosten für die Umwelt und den Sektor einher. Nun hat ein Team von EU-finanzierten Wissenschaftlern eine Entdeckung gemacht, die zu einem umweltfreundlicheren Verfahren führen könnte, um dieses Problem zu lösen. Das Forscherteam aus Deutschland und den Niederlanden hat Experimente durchgeführt, die zeigten, dass mit Vanadiumpentoxid-Nanopartikeln beschichtete Metallplatten wochenlang dem Meerwasser ausgesetzt werden konnten, ohne dass sich Ablagerungen von Seepocken, Algen und Bakterien bildeten. Im Gegensatz dazu wiesen Platten, die mit normaler Schiffsfarbe beschichtet waren, eine massive Anhäufung von diesen unerwünschten Organismen auf, nachdem sie für den gleichen Zeitraum Meerwasser ausgesetzt worden waren. Da diese winzigen Vanadiumpentoxid-Partikel das Wachstum von Seepocken, Algen und Bakterien auf Oberflächen, die in Kontakt mit Wasser kommen, hemmen, könnte diese Erkenntnis, die in der Zeitschrift Nature vorgestellt wurde, zur Entwicklung neuer Schutz-, Antifouling-Beschichtungen und Lacken für Schiffsrümpfe, Bojen und Offshore-Plattformen führen. Diese auf Nanopartikel basierenden Beschichtungen wären weit weniger umweltschädlich als die derzeit verwendeten Antifoulingfarben. Das Projekt wurde zum Teil durch BIOMINTEC (Biomineralization: understanding of basic mechanisms for the design of novel strategies in nanobiotechnology) unterstützt, das vollständig über einen Zuschuss in Höhe von 2.300.000 EUR aus dem Marie-Curie-Programm "Netzwerke für Erstausbildung" (Initial Training Networks, ITN) finanziert wurde. Marines Fouling ist ein kostspieliges Problem, da die Anlagerung von Organismen wie Algen, Muscheln oder Seepocken den Wasser-Widerstand und damit den Treibstoffverbrauch erhöht. Erhöhter Kraftstoffverbrauch bedeutet auch mehr CO2-Emissionen sowie weitere Kosten für die Reedereien. Obwohl diesem Problem mit Antifoulingfarben entgegengewirkt werden kann, sind herkömmliche Biozide weniger wirksam und können unerwünschte Umweltbelastungen nach sich ziehen. Darüber hinaus können Mikroorganismen durchaus Resistenzen entwickeln. Um zu ihrer Entdeckung zu gelangen, hatten sich die Wissenschaftler von einem Verteidigungsmechanismus der Natur inspirieren lassen: bestimmte Enzyme in Braun- und Rotalgen produzieren Halogenverbindungen, die von den Algen synthetisiert werden, um sich gegen mikrobiellen Befall und Fressfeinde zu schützen. Diesen Vorgang ahmt das Team mit Nanopartikeln aus Vanadiumpentoxid nach. Vanadiumpentoxid fungiert als Katalysator und bildet aus Wasserstoffperoxid und Bromid kleine Mengen hypobromiger Säure, die für viele Mikroorganismen hoch toxisch ist und einen starken antibakteriellen Effekt zeigt. Die nötigen Reaktionspartner liegen im Meerwasser vor: Wasserstoffperoxid bildet sich in geringen Mengen unter Einwirkung von Sonnenlicht, Bromid-Ionen sind ebenfalls im Meerwasser enthalten. Die Forschung wurde auch mithilfe eines hochempfindlichen induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometer (ICP-MS) durchgeführt, um die Konzentration von Vanadium in verschiedenen Meerwasserproben zu messen, denen das beschichtete Material unterschiedlich lang ausgesetzt war. Die Ergebnisse zeigten, dass das Niveau nur geringfügig über der normalen durchschnittlichen Vanadium-Konzentration im Meerwasser erhöht war. Dies bedeutet, dass nur sehr kleine Mengen Vanadium aus der Beschichtung in das Meerwasser gelangen und damit die Umwelt nicht belastet wird. Hauptautor der Studie, Wolfgang Tremel von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) in Deutschland kommentiert: "Vanadiumpentoxid-Nanopartikel sind wegen ihrer geringen Löslichkeit und der Einbettung in die Lacke wesentlich weniger toxisch für das marine Leben als die kommerziell verfügbaren aktiven Substanzen auf Basis von Zinn- oder Kupferverbindungen. Wir haben hier eine umweltverträgliche Komponente für eine neue Generation von Antifouling-Farben, die das natürliche Verteidigungssystem mariner Organismen nutzen."Weitere Informationen sind abrufbar unter: Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU): http://www.uni-mainz.de/
Länder
Deutschland, Niederlande