Gemi Hulls'ta Gizli Savaş: Neden Biyofouling Maddeleri

Her geminin su hattının altında, görünmez bir mücadele, altorsion anları içinde ortaya çıkıyor. Organik moleküllerin bir şartsız film neredeyse anında, ince bir biyofilm oluşturan bir başarı ile takip ediliyor.Bu ilk katman, daha büyük organizmalar için yol açıyor -barnacles, mussels, tüp solucanları ve bryozoanslar - her yıl binlerce yakıt ve yüksek miktarda yakıt tüketimi ile ısıtılabilir.

Ekonominin ötesinde, biyofouling, invazif türler için birincil bir vektör olarak hareket eder ve her yıl binlerce türün bir yolculukta geçtiğinde, küresel ekonominin milyarlarca doları kontrol ve mitigation önlemlerinde serbest bırakırlar. Daha kötü bir şekilde problem çözmezler -kimyasal bir zararlar - deniz mühendisliğindeki en acil sorunlardan biri haline gelir.

Biofouling Ekonomik Ölçeği

Endüstri çalışmaları, küresel nakliye filosunu yılda 150 milyar dolar değerinden daha fazla yakıt tüketimi, bakım ve operasyonel verimlilikten yoksun bırakmaktadır. Gemi operatörleri için, temiz bir hull'dan yakıt kullanımı için% 5 azaltımı, özellikle yüksek yakıt fiyatları ve katı emisyon düzenlemeleri ile ilgili rotalar üzerinde.

Toksik Antifouling'in mirası: Bir Cautionary Tale

On yıllardır, deniz endüstrisi kimyasal savaşla biyofouling savaştı. En çok rezil silah, IMO'yu yerleşmeye çalışan bir organizmaydı (TBT), 1960'larda güçlü bir biyosite, trilyonlarca temiz tutmada ölümcül etkiliydi. TBT, sürekli olarak filmlerden ayrıldı, köpek kırılmış bir şekilde tahrip edilen zehirli bir kabukluluğa ve vahşi bir şekilde tahrip edilen bir gıda kaplamaya karşı çıktı.

Ancak endüstri biyoside yaklaşımı terk etmedi; sadece on yıllardır bakır bazlı boyalara geçti, genellikle regarol ve diuron gibi organik güçlendirmeli biyokitler ile artırılmıştı. Bakır, liman sedisyonu ve kıyı sularında daha az akut toksik olsa da, deniz kirliliğine karşı dayanıklı renklerde kalıcı olarak zararlıdır.

Problemi yeniden düşünmek: Öldürmekten

Bu, toksik olmayan deniz kaplamalarının arkasındaki temel bilgiler zarif bir şekilde basittir: zehirlenmeler yerine, organizmaların onu fiziksel olarak imkansız veya enerjik olarak kullanılamaz hale getiremez hale getirir.Bu, kimyadan fizik ve malzemelere kadar savaşı değiştirir. Yüzey özelliklerini manipüle ederek -enerji, topografi, elastiklik ve kimyasal işlevsellik - araştırmalar yapan yüzeyler, yumuşak organizmalarla birleştirilebilen veya çok düşük yüzeyli enerji ile kaplamak için çok düşük yüzeyli yüzeyler.Bu, spreyi ve polisaccharidesleri birbirine bağlayan, sert olmayan, sert olmayan bir şekilde sabit olmayan yüzeyler yaratır.

Biyoinspired tasarımı bu konsepti daha da ileri sürmektedir. Deri, su arıları kir taşımaya ve sporlara karşı bakteri ekine direnir. Mollusk kabukları, mikro-texture'i kimyasal yerleşim deterrents ile birleştirerek temiz kalır.

Temel Un-Toxic Marine Kaplamaları

Silikon bazlı Fouling-Release Kaplamaları

Silikon elastomerleri, hem kuru hem de yaygın olarak kabul edilen toksik kaplamalardır. Aşırı düşük yüzey enerjisi (tipik olarak 25 mN /m) ve düşük elastik moduluslar, hem de mekanik yumuşak üreticiler için eleştirildi ve uygun şekilde, yükleyen ve temiz olmayan fırçalar, ve polimerler altında kolayca silinir.

Biomimetic and Topografik Kaplamalar

Doğanın antifoulasyon yüzeyleri, bu tür modelleri polimer filmlerinde çoğaltmak için fotolitik ve nanotbas teknikleri kullandı, kontrollü laboratuvar koşullarında %70'lik biyofilm oluşumuna ulaşmak için% 70'lik bir periostracum of mollusk kabuklar ekinleri ile doğrudan yapılan mikro-basınma yöntemleri, bu tür kimyasal çözümlerin fiziksel fikreasyonel yerleşimlere göre kırılması için fiziksel olarak üretilen kimyasal sinyalleri kullanarak fiziksel olarak azaltıldı.

Hidrogel ve Polimer Kaplamaları

Hidrogel kaplamaları - su-swollen polimer ağları - doğal olarak foulinge dirençli olan deniz hayvanlarının çamurik yüzeyleri ile doğrudan temasa geçebilmeleri için çok fazla miktardaki beton kaplamalar ve betonlar ile ilgili olarak kullanılan beton kaplamalar için son derece sağlam bir şekilde yapılır.Bu yüzeyler, sert bir şekilde beton kaplamalar için çok fazla miktarda su geçirmez beton kaplamalar için son derece yumuşak ve uyumlu hale getirir.Bu yüzeyler çok yumuşak ve uyumlu, mekanik aralar ile sıkı bir şekilde çalışır.

Sıvı-Infüzyon ve Terpery Yüzeyleri

Nepenthes perdeli bitki, sıvı-infüzyon yüzeyleri (SLIPS olarak adlandırılan) tarafından esinlenen, betonarmeli sıvı-organik yüzeylerde ince bir tabakanın, mikro göz ardı edilebilir veya nano göz ardı edilebilir bir direnç içinde gösterdiği gibi, bu, çoğu organizmanın yağlayıcıya bağlı olamayacağı, aynı zamanda protein adsorpülasyon ve biyofilm oluşumuna da karşı dirençli bir şekilde azaltılabileceği bir yüzeysel dirençtir.

Amphiphilic ve Zwitteronik Kaplamalar

Amphiphilic kaplamalar hem hidroelektrik ve hidrophilic segmentleri içeriyor, laboratuvar testlerinde biyofilm oluşumuna karışan bir yüzey yaratıyor ve araştırma aşamasında, zwitteronik sistemler, temel olarak deniz araştırma laboratuvarları ve ticari kaplama geliştiricilerinden gelen hidroptik sistemlere olan ilgi çekicilik katmanları içeriyor.Bu kaplamalar, uzun süreli sualtı stabilitesi gerektiren uygulamalar için olağanüstü direnç gösteriyor.

Düzenleme: Yenilik Nasıl Kontrol Ediyor

Yönetmelik, TBT'nin hedeflediği en güçlü güçlerin birleştirilmesidir. IMO'nunİLRAD:0) Uluslararası Ceza Yönetmeliği'nde (BPR) yasal olmayan koruma sistemleri (AFS Konvansiyonu)[TFLT)[değiştir | kaynağı değiştir], bakır ve diğer biyosiyel maddeler üzerinde kontrollere devam etmektedir.

Bölgesel Düzenlemeler Gelişen

Ulusal yasakların ötesinde, bölgesel yetkililer, Lloyd's Register, DNV gibi teşvikleri tanıtıyor ve Office Datatas'ın sertifikalı düşük toksik olmayan antifouling sistemleri kullanan gemiler için liman dışı test yöntemleri sunuyor. Benzer yeşil port programları Singapur'da ortaya çıkıyor, Los Angeles ve Vancouver.

Gerçek-Dünya Testi ve Performans Geçerliliği

Pazar için toksik olmayan bir kaplama getirmek titiz, çok yıllık test gerektirir. Statik immersion panelleri, hareketli gemilerle ilgili hidrodinamik koşulları taklit etmek için farklı iklim bölgelerinde kıyı test siteleri tarafından dağıtılır.Tehesion gücü yüksek basınçlı su jetleri veya mekanik boyutu ölçmek için, onacity of fouling stresleri veya onacity of fouling types, and onacity of fouling types.

Standartlaştırılmış Test Protokolleri

Endüstri eksiltme:0)MARINTEK ve Uluslararası Paint & Printing Ink Council, uzun süredir maruz kalmamış olan yarı iletken testlerin sonuçlarını içeren hızlanmış kanıtlara sahiptir. Bu protokoller, kaplama, UV maruz kalma ve bu testlerden gelen mekanik aşınma döngülerinin geniş bir aralıkta yer almaktadır.

İş Davası: Sahipliğin Toplam Maliyeti

Yüksek performanslı olmayan kaplamaların ön maliyeti tipik olarak geleneksel biyocidal boyalardan daha yüksek olsa da, bir yaşam döngüsü genellikle farklı bir hikaye anlatır.Uluslararası Ulaşım Üzerindeki Çalışmalar, MARIN (Deniz Araştırma Enstitüsü Hollanda) kontrol altına alınmaz, bu yüzden düzenli aşırı dikiş döngülerinin biyosit boyaları tarafından gerekli olan 5 ila 15 ila 15 ila 15 ila üstü bir süre boyunca ölçülebilir yakıt tasarrufu sağlar.

Düşük yakıt doğrudan CO2, SOx ve NOx emisyonlarını azalttı, operatörlere IMO'nun Enerji Verimliliği Varyan Gemi Endeksi (EEXI) ve Karbon Intensity Göstergesi (CII) düzenlemeleri. Kuru-docking aralıkları üç yıldan beş yıla kadar veya daha fazla, ve hull temizlik - gerektiğinde - sadece su yıkamasını azaltır. Bu bakım maliyetlerini azaltır, işçi toksik boya partiküllerine maruz kalır ve biyosiyel düzenlemelere serbest bırakır.

Total Cost of Ownership Hesapion

10 yıllık bir süre boyunca toplu bir taşıyıcı için kapsamlı bir TCO modeli genellikle ilk kaplama maliyeti, kuru-doklama maliyetleri, yakıt tüketimi, temizlik frekansı ve düşük zamandan gelir kaybetti. Sigara kaplamalar genellikle liman ve deniz kenarındaki bir mola noktası gösterir.

Kalan ve Nasıl Çözüldüğü Obstacles

Yoğun faydalara rağmen, toksik olmayan deniz kaplamaları yaygın olarak kabul edilen birkaç engelle karşı karşıyadır. Mekanik dayanıklılık en kalıcı endişedir. Silikonlar ve hidrogels, farklı işletim koşullarından daha kırılgan hale getirmek, onları çok agresif temizlik fırçaları ile zorlayan bir kaplamadır. Sertleştirici katkı maddeleri, nano dolumları ve kendini iyileştirmeye yardımcı olur, ancak maliyet ve formülasyon karmaşıklığı sağlar. Başka bir zorluk, farklı işletim koşullarındaki performans değişkenliğidir.

Uygulamanın kendisi daha talep edilebilir: toksik kaplamalar genellikle sıkı yüzey hazırlığı, kontrollü sıcaklık ve nem gerektirir ve uzman sprey ekipmanları. Eğitim uygulamacıları ve farklı tersanelerde kaliteli kontrol sağlamak, kaplama üreticileri, uygulama sahipleri ve sahipleri arasındaki yakın işbirliği gerektiren bir çabadır. Ayrıca, algılamanın zorluğu vardır - bazı operatörler etkili bir biyosisyona sahip değildir.Bu, şeffaf uzun vadeli alan verileri ve açık iletişim için ne kadar iyi bir araştırma sonucunda, baskı yapanların ve olmayan teknolojiler arasındaki yakın işbirliği gerektiren bir çabadır.

Uygulama ve Consistency Challenges

Gemi arka arka planı genellikle, silikon veya hidrogel kaplamalarının optimum şekilde tedavi edilmesi için gerekli olan iklim kontrollü koşullara sahiptir. Üreticiler, daha geniş bir sıcaklık ve nemlilik aralığında güvenilir bir şekilde tedavi eden daha fazla bağışlayıcı ve atık azaltıcı sistemler geliştirir.

Sonraki Nedir: Aktif, Adaptive ve Self-Healing Surfaces

Bir sonraki toksik kaplamalar pasifikten daha aktif olacaktır. Araştırmacılar, ancak biofilm oluşumunun başlangıcını tespit ettiğinde, daha sonra pH, sıcaklık veya belirli biyomolecules varlığı gibi çevresel tıkanmalara cevap veren akıllı kaplamalar geliştiriyorlar. Örneğin, bir kaplama, tam olarak sağlam olmayan nanoparçacıklı kaplamalar ile geçişleri ve aynı anda mikroplar için mikroklamalara ihtiyaç duyan mikroklamalar için otomatik olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü olarak geri dönüşecektir.

Enzymatik ve Bioaktif Kaplamalar

Bu kaplamalar, Avrupa'daki toksik olmayan antifouling için aktif olarak kullanılan yapıştırıcı proteinlerini kıran enzimler ve Kuzey Amerika hızla ilerliyor, hükümet hibeleri ve girişim sermayesi tarafından desteklenen bir sınır. Bu kaplamalar, deniz bakterilerinin yüksek lisans kapasiteleri ve ticari ürünler arasındaki boşlukları daraltıyor.

Temiz Hulls ve sağlıklı denizlerin Geleceği

Küresel nakliye, karbonatını azaltmak ve çevresel ayak izi azaltmak için muazzam bir baskı altında. - toksik olmayan deniz kaplamaları aynı anda daha düşük yakıt tüketimi, emisyonları azaltmak, susamış türlerin yayılmasını azaltmak ve okyanusa toksik maddelerin kronik serbest bırakılmasını gerektirir.Onlar, gemi veya pahalı altyapılarının temel bir yeniden tasarımını gerektirmez - mevcut hull formları ve bakım uygulamaları ile uyumlu bir çözüm. Ports, sertifikalı kaplamalar için liman düpedüzleri sunmaya başlıyor.

Toksik olmayan antifoulingden gelen değişim, deniz ortamında mühendislik hakkında ne düşündüğümüzde daha geniş bir değişiklik temsil ediyor. -tıp sterilize etmek yerine, denizlere karşı çalışmakta olan temelleri kullanarak, bugün de var olan insan toplulukları için, gelecekteki deniz kaplamalarının geleceği artık karşıt hedefler değil, deniz kirliliğinin de yakın zamanda var olamayacağı bir yerdir.