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HANSA 01-2022

Outlook clouding as Omicron surges - Versicherer starten Weckruf gegen Container-Risiken - Ampel will den Fortschritt wagen - MEPC 77 enttäuscht auf ganzer Linie - MCN Cup 2021: Eine Ideenschmiede für Häfen und Schiffe

SCHIFFSTECHNIK | SHIP

SCHIFFSTECHNIK | SHIP TECHNOLOGY Antifouling: Nachhaltig und wirksam? Der Verhinderung des Bewuchs von Schiffsrümpfen durch Meeresorganismen kommt im Zuge der Dekarbonisierung verstärkte Bedeutung zu. Während auf regulatorischer Ebene Updates anstehen, arbeiten Forscher an neuen Methoden. Von Felix Selzer Ein sauberer Rumpf spart Kraftstoff, das ist keine neue Erkenntnis. Aktuelle Emissions- und Klimaziele lassen die Zahlen aber noch einmal in einem neuen Licht erscheinen. Die internationale Seeschifffahrtsorganisation IMO schätzt den Kraftstoffbedarf der Welthandelsflotte auf rund 300 Mio. t im Jahr. Eine aktuelle Analyse (S. 41) kommt zu dem Ergebnis, dass schon ein erster Biofilm, den Mikroorganismen auf dem Rumpf bilden, von nur 0,5 mm Stärke den Kraftstoffverbrauch um 25 % steigen lässt. Bei derzeitigen Preisen von über 400 bis über 600 $/t kommen jährlich zig Milliarden Dollar an Zusatzkosten zusammen, die auf das Konto von Rankenfußkrebsen, Muscheln, Röhrenwürmern und Co. gehen. Neben Verbrauch und Schadstoffemissionen ist die Einschleppung Invasiver Arten ein zunehmendes Problem. Hinzu kommen Giftstoff- und Mikroplastikeintrag durch Schiffsanstriche. Zügel werden angezogen Modernes Antifouling muss heute also »nachhaltig, umweltverträglich und trotzdem wirksam« sein, wie Nicole Heibeck und Antje Rusch vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) kürzlich bei einer Veranstaltung des Maritimen Clusters Norddeutschland (MCN) zu dem Thema darlegten. Unter Beachtung der Faktoren Fahrtgebiet, Aktivitätsprofil und Geschwindigkeit müsse ein Gesamtkonzept aus geeigneter Beschichtung und regelmäßiger Rumpfreinigung erarbeitet werden. Denn abgesehen von ökologischen und ökonomischen Faktoren zieht auch die IMO die regulatorischen Zügel an. Wie die BSH-Expertinnen berichten, ist beim IMO-Meeresumweltausschuss MEPC eine Revision der Biofouling Guidelines (hier geht es um die Minimierung der Verbreitung invasiver Arten) in Arbeit, der erste Entwurf liegt seit Mai 2021 vor, 2023 soll die endgültige Version stehen. Auch was Antifouling-Systeme angeht, wird es auf IMO-Ebene (AFS Convention) zu einer Verschärfung kommen, da schrittweise ab Januar 2023 der Giftstoff Cybutryn verboten wird. Speziell in der Ostsee streben die HELCOM-Staaten bis 2027 gar ausschließlich biozidfreie Antifouling-Systeme an. Antonia Kesel von Bionik-Innovations- Centrum (BIC) der Hochschule Bremen forscht an neuen Lösungen. »Eine Widerstandsminimierung geht nicht ohne Antifouling«, sagt sie. Die Bremer Forscher orientieren sich bei der Suche nach geeigneten Beschichtungen an der Biologie. Ein »altes System« zur Widerstandsminimierung findet man bei Haien. Die Haihaut, die sich bereits seit 200 Millionen Jahren bewährt, ist schon länger Untersuchungsgegenstand, wenn es um die Entwicklung hydrodynamisch günstiger Oberflächen geht. Die Hautoberfläche der Meeresbewohner setzt sich aus sogenannten Dentikeln zusammen, kleinen Zähnchen, die beweglich in der Haut sitzen. Die Widerstandsminimierung ist ein Effekt aus makroskopischer Elastizität und der Rinnenbildung durch feine Grate auf den Dentikeln. © BIC Bremen Vorbild Haihaut: Biozidfreies Antifouling kommt an bionischen Oberflächen nicht vorbei Die kleinen Zähnchen in der Haut der Haie sind aber nicht nur strömungsmechanisch attraktiv, sondern erweisen sich auch als effektiver Schutz gegen Bewuchs durch andere Meeresorganismen wie Seepocken oder Röhrenwürmer. »Der Kleber, mit dem sich die Seepockenlarve an die Oberfläche anheftet, kann aufgrund seiner Viskosität auf der Haihaut nicht richtig haften«, sagt Kesel. Durch die kleinen Grate auf den einzelnen Zähnchen gibt es nur wenig Kontaktfläche, während die elastische Lagerung der Dentikel einen Bewuchs zusätzlich erschwert. »Reine Physik« »Wir brauchen also eine elastische Oberfläche mit entsprechender Struktur«, sagt Kesel mit Blick auf eine Anwendung des Prinzips bei der Rumpfbeschichtung. Unter dieser Maßgabe wurde bereits ein Produkt entwickelt. »Das ist reine Physik und funktioniert giftfrei nur durch Elastizität und Mikrostruktur«, sagt Kesel. Während es auch auf Klebefolien basierende Ansätze gibt, wurde in Bremen ein flüssiger Anstrich entwickelt. Der Anstrich lässt sich mit Rolle und Pinsel auftragen, was sich aber bei großen Schiffen nicht anbietet. Hier kommen in der Regel Hochdruckspritzverfahren zur Anwendung. Bei dem »Haihaut«-Produkt würde dabei aber die in der Farbe enthaltene Granulatkomponente zerstört. Das gilt für Hohl- und Vollglaskügelchen, die für die Struktur in der Beschichtung sorgen und die beim Spritzverfahren zerplatzen. Eine Alternative wären Kunststoffkügelchen, die sich allerdings nur © Vosschemie Vor Jahren schon als Produkt entwickelt, eine Lösung für große Schiffe fehlt aber noch schlecht mit der Farbe verbinden. Für die großflächige Anwendung ist also noch weitere Forschung nötig, prinzipiell funktioniert der Ansatz aber. 34 HANSA – International Maritime Journal 01 | 2022

SCHIFFSTECHNIK | SHIP TECHNOLOGY Schon ein halber Millimeter reicht Einer der wichtigsten Faktoren für die Schiffseffizienz ist der durch den Unterwasserbereich erzeugte Widerstand. Eine neue Studie deutet darauf hin, dass die Auswirkungen selbst dünnster Biofilme bisher unterschätzt wurden Biofouling, die Ansammlung von Mikroorganismen, Pflanzen, Algen oder Kleintieren, erhöht bekanntermaßen die Rauheit der besiedelten Oberflächen. Am Unterwasserschiff erhöht sich dadurch der hydrodynamische Widerstand. Die unmittelbare Auswirkung ist ein Verlust an Schiffsgeschwindigkeit bei konstanter Leistung – oder eine Erhöhung der Leistung, um eine konstante Geschwindigkeit beizubehalten. Beides hat negative wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen durch erhöhten Kraftstoffverbrauch und Emissionen. Die »Global Industry Alliance for Marine Biosafety« (GIA) hat nun eine neue Studie zu den Auswirkungen von Schiffsbewuchs auf Treibhausgasemissionen von Schiffen durchgeführt. Die Experten beklagen nämlich ein mangelndes Verständnis der Schifffahrtsindustrie für den Zusammenhang zwischen Bewuchs und Treibstoffverbrauch und den daraus resultierenden THG-Emissionen. Zwar sei die Messung der Schiffsleistung aufgrund der großen Vielfalt der Schiffstypen und der Bedingungen, unter denen sie betrieben werden, eine Herausforderung. Eine Auswertung der bisher zu dem Thema veröffentlichten Literatur zeige jedoch, dass die bisherigen Studien »durchweg auf die inhärente Fähigkeit von Biofilmen und Schleim hindeuten, eine effektive Rauheit zu erzeugen, die weit über das hinausgeht, was ihre physikalische Struktur traditionell vermuten ließe«, heißt es. So könne beispielsweise eine nur 0,5 mm dünne Schleimschicht, die bis zu 50 % der Oberfläche eines Schiffsrumpfes bedeckt, einen Anstieg der Treibhausgasemissionen um 20 bis 25 % bewirken, je nach Schiffseigenschaften, Geschwindigkeit und anderen Bedingungen. Bei stärkerem Bewuchs, beispielsweise einer leichten Schicht aus kleinem »Kalkbewuchs«, also durch Organismen wie Seepocken oder Röhrenwürmer, könnten die Treibhausgasemissionen eines Containerschiffs durchschnittlicher Länge je nach Schiffsmerkmalen und Geschwindigkeit um bis zu 55 % ansteigen. Insgesamt zeige sich deutlich, dass die wahrgenommenen Auswirkungen des Bewuchses von der Schifffahrtsbranche in der Vergangenheit wahrscheinlich unterschätzt worden seien, heißt es in dem Bericht. Strategien gegen den Bewuchs Heute gibt es eine Reihe kommerziell verfügbarer Optionen, die die Auswirkungen des Biofoulings auf die Schifffahrt erheblich reduzieren und damit die Leistung der Schiffe verbessern können. Dazu gehören die Verwendung optimierter Beschichtungen zur Bewuchsbekämpfung, Reinigungsverfahren im Wasser und Ultraschallsysteme, die alle Teil eines ganzheitlichen Rumpfmanagementkonzepts sein können. Auch diese Technologien wurden in der Studie ausgewertet. »In Verbindung mit den jüngsten Erhebungen über das tatsächliche Ausmaß des Biofoulings in der Flotte machen die vorläufigen Ergebnisse dieses Berichts deutlich, wie wichtig Maßnahmen zur Verringerung des Biofoulings als wesentlicher Bestandteil des Instrumentariums zur Reduzierung der Treibhausgasemis- Soweit muss es gar nicht kommen, um den Kraftstoffverbrauch deutlich zu erhöhen, wie das untenstehende Diagramm zeigt sionen in der Schifffahrtsindustrie sind«, so das Fazit. Dies gelte insbesondere kurz- bis mittelfristig, wenn das Bewuchsmanagement als Mittel zur Einhaltung der IMO-Anforderungen an die Kohlenstoffintensität eingesetzt werden kann, während die Entwicklung und Einführung anderer Strategien zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen auf der Grundlage neuer kohlenstoffarmer und kohlenstofffreier Kraftstoffe oder Technologien Früchte trage. Die endgültige Fassung des Berichts soll im Februar veröffentlicht werden. RD © Glo Fouling HANSA – International Maritime Journal 01 | 2022 35

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