Fouling (Schiffbau)

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Durch Fouling beschleunigte Korrosion

Allgemein ist Fouling die unerwünschte Anlagerung von Feststoffen an starren Grenzflächen. Im Schiffbau wird als Fouling oder auch Anwuchs die Besiedelung von Schiffsrümpfen oder anderen, in Wasser eingetauchten, Strukturen durch sessile Organismen bezeichnet. Zu diesen Organismen gehören vor allem Muscheln wie die Miesmuschel sowie Vertreter der Rankenfußkrebse wie die Seepocken und die Entenmuscheln.

Wirkung[Bearbeiten]

Die Organismen sind in der Lage, sich selbst an sehr glatten Oberflächen zu halten. Sie können auch durch massive mechanische Belastung nicht gelöst werden. Im Fall der oben erwähnten Krebstiere sorgt dafür eine Fußscheibe, die eine sehr starke Saugwirkung durch den entstehenden Unterdruck an der Fläche induziert. Miesmuscheln halten sich durch einen starken Klebstoff fest, der selbst an Teflon klebt und so einen extrem guten Halt gewährleistet. Die chemische Struktur dieses Stoffes wurde zu Beginn des Jahres 2004 aufgeklärt. Es ist die in der Therapie der Parkinson-Krankheit eingesetzte Aminosäure 3,4-Dihydroxyphenylalanin (Levodopa), die im Klebstoff durch ein Fe3+-Ion in einem oktaedrischen Komplex gebunden ist. Auf diese Weise bildet sich ein Netz, das die Byssus-Fäden der Muschel bildet.

Schaden und Gegenmaßnahmen[Bearbeiten]

Im Falle des Foulings an Schiffsrümpfen entsteht ein wirtschaftlicher Schaden für den Besitzer und Nutzer des Schiffes. Durch den Bewuchs nimmt das Schiff an Gewicht zu, und er erhöht zugleich den Strömungswiderstand, was zu langsamerer Fahrt oder höheren Treibstoffkosten führt; außerdem kann der Schiffsrumpf beschädigt werden.

Um dem Fouling entgegenzuwirken, wurden in der jüngeren Vergangenheit vor allem sogenannte Antifouling-Farben verwendet. Sie sollen mit Giften (primär Schwermetalle, wie z. B. Tributylzinnhydrid / TBT) gegen die Organismen wirken. Diese Stoffe sind allerdings heute weitgehend verboten und vom Markt genommen worden, da die Giftstoffe auch ins Wasser entweichen, sich im Sediment anreichern und zu erheblicher Schwermetallbelastung der Meere führen. So wurden Unterwasseranstriche auf Zinnbasis mit der EU-Verordnung 782/2003 verboten. Ein Verbot für die Verwendung von kupferhaltigen Farben ist vorgesehen. Als Ersatz für Tributylzinnhydrid werden heute verschiedene andere Biozide verwendet. Die wichtigsten sind DCMU (ein Harnstoffderivat), Cybutryn (ein Triazin), Dichloroctylisothiazolinon (Sea-Nine 211, ein Isothiazolinon) sowie Kupfer- und Zink-Pyrithion. Verbunden wird der Einsatz von Bioziden mit SPC-Systemen (Self Polishing Copolymer), die eine konstante Biozidfreisetzung bei einer permanenten Polierrate bewirken.

Neueste Entwicklungen im Bereich der Antifouling-Systeme basieren auf Silikonen, den sogenannten Silikon-FRC (Silicone Fouling Release Coatings). Diese Systeme zeichnen sich durch eine extrem glatte Oberfläche, in einem hohen Maße flexible, kälteunempfindliche, nicht erodierende und seewasserbeständige Eigenschaften mit einer hohen Lebensdauer aus. Eine noch recht neue Methode, gegen das Fouling vorzugehen, kommt aus der Werkstoffforschung. So wurde die Haut von Haien untersucht, da sie im Gegensatz zur Haut von Walen nicht durch Parasiten befallen wird. Es wird versucht, mit einer silikonartigen Schiffsfarbe, die beim Aushärten bestimmte kleine Strukturen bildet, dem biologischen Vorbild nachzueifern. Der Vorteil dieser Methode ist, dass keine giftigen Substanzen zum Einsatz kommen.

Forschungen haben gezeigt, dass winzige Nanopartikel aus Vanadium(V)-oxid den Bewuchs an Grenzflächen unterbinden. Vanadiumpentoxid wirkt hierbei als Katalysator, der für Mikroorganismen hoch toxische Verbindungen bildet.[1]

Ein neuartiger Anstrich basiert auf Nanokompositlacken, die unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten aufweisen und in einem Mehrschichtsystem auf den Schiffsrumpf aufgebracht werden. Man lässt schwache Ströme im Bereich von 0,1 Milliampere (mA) pro Quadratzentimeter durch diese Schichten fließen. In bestimmten Zeitintervallen werden die Ströme dann umgepolt. Aufgrund elektrolytischer Prozesse ändert sich dadurch der pH-Wert des Wassers in der unmittelbaren Umgebung, was einem Anwachsen von Muscheln, Algen und Seepocken entgegenwirkt. Mit einem Boot der Fischereiaufsicht in Mecklenburg-Vorpommern wird derzeit (2012) die Wirksamkeit getestet.[2]

Geschichte[Bearbeiten]

Besonders schädlich war Fouling bei hölzernen Seeschiffen, wie sie bis ins 20. Jahrhundert benutzt wurden. Auf den Holzplanken lagerte sich besonders viel ab. Man begann im 18. Jahrhundert zum Teil damit, die Schiffe mit Kupferplatten zu bedecken. Dies schützte auch vor dem Schiffsbohrwurm, einer holzfressenden Muschelart.

Lange vergessen war eine Technik der Römer: sie bedeckten ihre Schiffe mit Bleiplatten, um das Fouling zu behindern. Blei ist weich genug, um es auf holzigen Untergrund hämmern zu können. Diese Technik wurde zum Beispiel bei den Nemi-Schiffen dokumentiert.

Literatur[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. IDW-Online 2. Juli 2012: Von der Natur inspiriert: Lacke mit bakteriziden Nanopartikeln gegen marines Fouling
  2. Pressemitteilung Fraunhofer-Gesellschaft 3. Dezember 2012: Schiffsrümpfe bewuchsfrei halten

Siehe auch[Bearbeiten]