أثر استخدام الطاقة الأحيائية البحرية على كفاءة المعدات البحرية

فالعمليات البيولوجية البحرية هي التراكم الطبيعي لل الكائنات المجهرية والنباتات والطحالب والحيوانات على أسطح من صنع الإنسان في الغواصة مثل أجهزة الحفر في المياه البحرية، والأورام الريحية، والسفن، وكابلات المياه الجوفية، وفي حين أنها قدرة على التصعيد البيولوجي في البيئات البحرية، فإن عواقبها على كفاءة المعدات البحرية، والسلامة، والتكاليف التشغيلية عميقة، فهم الآليات والآثار واستراتيجيات التخفيف من أجل الحفاظ على البنية التحتية الحيوية.

Understanding the Biofouling Process

ولا يحدث التوليد الأحيائي على الفور، إذ يتطور عبر مراحل متميزة، بدءا بتشكيل فيلم مكيف للجزيء العضوي في غضون دقائق من الغواصة، ويمهد هذا الفيلم الطريق لضم البكتيريا وغيرها من الكائنات المجهرية، ويشكل ما يعرف بالمسدس الحيوي، وهذه المساحات الحيوية تعمل على إنتاج مواد متعددة الكلورات ذات طابع صبغي، وتخلق مصفوفة مثبتة ومحمية.

ويأتي التعبئة الكلية عادة مع مرور أسابيع على أشهر ، كعمليات منحرفة مثل الشواذ، والثدي، والديدان، والديدان، والرطوبة المدارية، وتستقر وتنمو، وتبني هذه الكائنات، بمرور الوقت، طبقات سميكة وحسابية يمكن أن تضيف وزنا كبيرا وتغير خصائص سطحية جذرية.

أنواع الكائنات الحية الصاعقة

وتصنف المجتمعات المحلية التي تعمل على التعبئة الأحيائية على نطاق واسع بأنها إما ميكروفولينغ أو مكروفولين، وتشمل هذه المجتمعات البكتيريا والدياتوم التي تنتج أفلاماً خلية، وتقسم المكروفولات إلى مدافع صلبة وناعمة، وتشمل المدافع الصلبة الشائكة الشائكة الشائكة الشائكة، والآلات الميكانيكية، وأجهزة الصهر التي تنتج قذائف كارثية.

الآثار على كفاءة المعدات البحرية

إن عواقب التعبئة الأحيائية بعيدة المدى، وتؤثر على كل نوع تقريبا من الأصول البحرية، وتبدو أدناه مجالات رئيسية يؤدي فيها التعبئة الأحيائية إلى تدهور الأداء ويزيد من التكاليف.

انخفاض الأداء الهيدرودينامي وزيادة استهلاك الوقود

وبالنسبة للسفن والسفن، يمكن أن تزيد طبقة من الوحل السطحي، مما يؤدي إلى مقاومة احتكائية أعلى، وهذا يترجم مباشرة إلى استهلاك أكبر من الوقود للحفاظ على نفس السرعة، ووفقاً لـ المنظمة البحرية الدولية ، فإن ارتفاع خط الطاقة الأحيائية الشديد يمكن أن يزيد استهلاك الوقود بنسبة تصل إلى 40 في المائة بالنسبة لخليط مثقوب بشدة.

التحلل الكوري والهيكلي

ويمكن أن تؤدي الكائنات الدقيقة داخل المساحات البيولوجية إلى التآكل الميكروبيولوجي، وذلك بإنتاج منتجات ثانوية حمضية أو إنشاء خلايا تربوية مختلفة على سطح معدني، كما أن ظروف الحرق تحت الأنابيب والأوعية الطينية تصيب التآكل، وتكاثر الأكسجين، وتتسارع في التشقق والضغط، وتفرض أيضاً عوامل تضخم أحواض الريح الثقيلة

عمليات الاقتطاع والعمليات المعيَّنة

فالعمليات الحفازة ذات الصلة بالماء الحيوي تثير مشاكل خاصة بالنسبة لنظم الاستيلاء على مياه البحر، وغليان التبريد، ونظم مكافحة الحرائق على المنصات، وتخفض الأنابيب المتحركة معدلات التدفق، وتزيد الطاقة الضخية، ويمكن أن تؤدي إلى عدم كفاءة المبادلات الحرارية، بل وإلى إعاقة، أما بالنسبة للهياكل النفطية والغازية، فإن رفعات مياه البحر المستنسخة يمكن أن تضر باستقرار المنبر.

المخاطر البحرية والمخاطر المتعلقة بالسلامة

كما أن تراكم المراكب الهوائية على الطفافات الملاحية يمكن أن يقلل من طريتها أو أن يتسبب في غرقها، ويسبب مخاطر على الشحن، وفي أبراج التوربين الريحية البحرية، يخلق تراكم أسطحاً تقريبية تجعل عمليات التفتيش التصاعدية خطرة، وبالمثل، تصبح معدات الصيد وخطوط الرعي أكثر كثافة ويصعب التعامل معها، وفي الحالات القصوى، يمكن أن يحجب الاحترار البيولوجي معدات الطوارئ مثل إطلاق النار.

التكاليف الاقتصادية والبيئية

وتقدر الآثار الاقتصادية العالمية للحفرة البيولوجية البحرية بعشرات بلايين الدولارات سنويا، وتنشأ التكاليف عن زيادة استهلاك الوقود، وزيادة تكرار التدوير والتنظيف، وتصفيات مضادة للرغوة، وإصلاحات التآكل، وضياع الوقت التشغيلي، وبالنسبة لصناعة النقل البحري وحدها، فإن الأكاديميات الوطنية للعلوم تبلغ الإدارة عن تكاليف الحفر الأحيائية.

بالإضافة إلى النفقات التشغيلية المباشرة، فإن التعبئة البيولوجية تسهم في ارتفاع انبعاثات غازات الدفيئة لأن السفن والمنصات تحرق المزيد من الوقود للتغلب على الجر، كما أن الضغط الثقيل يزيد الانبعاثات من سفن الصيانة وعمليات التنظيف، علاوة على أن التعبئة البيولوجية هي مصدر رئيسي لإدخال الأنواع المائية الغازية، والهيكلات المرتبطة بكتل السفن أو المعدات يمكن نقلها عبر المحيطات، والإطلاق إلى بيئات جديدة، وتعطيل النظم الإيكولوجية المحلية،

استراتيجيات إدارة الحراجة البيولوجية

وتتطلب الرقابة الفعالة على التعبئة الأحيائية نهجا متعدد الجوانب مصمما خصيصا لموجودات محددة وموقعها وملامحها التشغيلية، ويُستخدم في العادة الاستراتيجيات التالية:

التكتل المضاد

إن الطلاءات البيولوجية التي تحتوي على النحاس أو الزنك أو المواد الحيوية العضوية هي أكثر الطرق استخداما للسفن والهياكل الثابتة، وهذه المركبات السمية التي تمنع الاستيطان، غير أن الشواغل البيئية أدت إلى فرض قيود على بعض المواد الحيوية، ولا سيما ثلاثي بوتيل القصدير، التي يحظرها العالم، وتشمل التكنولوجيات الجديدة المزودة بأجهزة لتنظيف المعاطف التي تخلق ذبائحا منخفضة، والتي تزيل الزهر العضوي غير العضوي من

التنظيف الميكانيكي

ومن الضروري أن تحافظ نظم التنظيف الآلي التي تسافر على طول أحواض أو أحزمة السفن التي تعمل عن بعد، وذلك لتجنب إطلاق المواد السمية وخفض تكاليف العمل، ويمكن أن يحول التنظيف داخل المياه مع نظم التقاط المياه دون تصريف الكائنات الحية المسببة للدهن وجسيمات الطلاء في البيئة.

النظم البدائية والكهربائية

وتولد مترجمات الأشعة فوق البنفسجية المثبتة على هوايات أو هياكل هزات في الترددات التي تردع التسوية، وفي حين أن فعاليتها في منع التطهير الجزئي، فإن فعاليتها ضد المثقفين الصلبين مثل الشواذ محدودة، فالنظم الكهرومغنطيسية تخلق تيارات كهربائية ضعيفة أو حقول مغناطيسية تعطل سلوك اليرق أو السباحة في اليرقات.

الابتكارات التصميمية والموادية

وقد أصبحت مقاومة التعبئة الأحيائية في مرحلة التصميم معيارية، إذ أن السطحات المتحركة، والثباتات المدورة، وإزالة الكرفيسات تقلل من نقاط الوصل، واستخدام سبائك النحاس في صمامات مياه البحر هو أسلوب معروف جيداً لمنع التشويش في النظم الداخلية، وبالنسبة للاضطرابات الريحية البحرية، يمكن أن يقلل تصميم القطعة الانتقالية، و " الجروبات " المأهية.

التدابير التنفيذية

ويمكن أن يستمر التخطيط للصوت الذي يقلل من الوقت في المياه العالية الحواف، إلى جانب غرس الحواف (التنظيف الخفيف المتكرر)، في التدقيق، وبالنسبة للمنابر، فإن المعالجة الدورية لنظم الاستيلاء على مياه البحر باستخدام الكلور أو المواد الأحيائية الأخرى تمنع قطع المياه، كما أن رصد سميكة الجرعة باستخدام الكاميرات أو أجهزة الاستشعار يساعد على تحديد مواعيد التنظيف قبل أن تصبح حادة.

الاعتبارات التنظيمية والبيئية

وتفرض المبادئ التوجيهية للضغط الحيوي التي وضعتها المنظمة البحرية الدولية وU.S. EPA Vessel General Permit ] متطلبات للتنظيف الجذع، والتغطية المضادة للقاذورات، وحفظ السجلات للحد من انتشار الأنواع الغازية، والامتثال إلزامي للسفن التي تدعو إلى إدارة الموانئ في العديد من الولايات القضائية.

الاتجاهات المستقبلية في مجال مراقبة الحراجة البيولوجية

ويجري تطوير المعاطف الحيوية التي تستمد من جلد القرش أو أوراق اليانصيب لمنع التكديس دون التكسينات، كما أن المعاطف الانزيائية التي تكسر البروتينات اللامعة من اليرقات مجهزة في طور التطوير، ويجري تطبيق الاستخبارات الفنية والتعلم الآلات للتنبؤ بتراكم الرغوة استنادا إلى البيانات البيئية، مما يتيح التنظيف الفوري.

ومع توسع الصناعات الخارجية إلى المياه العميقة والمواقع النائية، تصبح الحاجة إلى مراقبة موثوقة وقليلة الصيانة للحفرة الأحيائية أكثر أهمية، وتنتقل المزارع الشتوية إلى المناطق البحرية حيث تختلف المجتمعات المحلية عن بعضها البعض ولكنها لا تقل عن عدوانية، وتواجه عمليات التعدين والنفط والغاز في أعماق متزايدة تحديات فريدة من نوعها من آثار الضغط على المعاطف وأساليب التنظيف.

خاتمة

فالعمليات البحرية التي تقوم بها على التعبئة الحيوية تحد ثابت ومكلف يؤثر مباشرة على كفاءة المعدات البحرية وسلامتها وصمة آثارها البيئية، ومن زيادة استهلاك الوقود وتداعياته إلى نقل الأنواع الغازية والهيكل، ومن آثاره، يتطلب الإدارة الاستباقية، ومن الضروري أن تؤدي مجموعة من المعاطف المتقدمة، والتنظيف المنتظم، والتصميم الذكي، والامتثال التنظيمي إلى أفضل مسار أمام المستقبل، ومن ثم فإن استمرار الابتكار في التكنولوجيات غير السمية وصيانتها القائمة على البيانات إلى الحفاظ على كفاءة العمليات البحرية