Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Hakai-Magazin.
Im späten 17. Jahrhundert erblickte König Georg III. die Zukunft der Schifffahrt. Sir Charles Middleton, der Kontrolleur der britischen Royal Navy, trat mit einer Vision an den Monarchen heran. Seinem Pitch lag eine Demo bei – ein speziell modifiziertes Modell eines Kriegsschiffs namens Bellona. Der Blick des Königs fiel bald auf die schimmernden Kupferplatten, die den Rumpf des Miniaturschiffs unterhalb der Wasserlinie umhüllten.
„Es war … sagen wir mal, aufgeblasen“, sagt Simon Stephens, Kurator für Schiffsmodelle am Royal Museums Greenwich in London. Als der König hörte, wie die Platten Schiffe schneller machen könnten, indem sie Meeresorganismen abwehrten, die sonst ihre Rümpfe verkrusten würden, war er überzeugt. In den frühen 1780er-Jahren hatte auch die gesamte britische Marine den Bling-Schmuck bekommen: Kriegsschiffe waren mit Kupferplatten geschmückt, die wie überlappende Dachziegel montiert waren, um den Wasserfluss darüber zu erleichtern.
Middleton und seine Kupferplatten lösten mehr oder weniger ein jahrhundertealtes maritimes Problem. Seit dem Aufkommen der Langstreckenschifffahrt kehrten Schiffe, die längere Zeit auf See waren, mit durch Seepocken, Algen und anderem Meeresmüll verunreinigten Rümpfen in den Hafen zurück. Dadurch wurden die Gefäße beschädigt und verlangsamt. Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, eine schleimige, holprige Ananas durch Wasser zu schieben. Tage- oder wochenlang schufteten die Arbeiter, um die Gefäße wieder sauber zu kratzen. Da Kupfer jedoch für viele Meeresorganismen giftig ist, blieben Middletons plattierte Schiffe glatt.
Auch heute noch wird Kupfer auf vielen Hochseeschiffen verwendet – oft als Bestandteil bestimmter charakteristisch roter Antifouling-Farben. Wie im 17. Jahrhundert verhindert das Kupfer Verschmutzungen und hinterlässt einen glatteren Rumpf, der weniger Luftwiderstand erzeugt. Dies reduziert den Kraftstoffverbrauch und senkt den CO2-Ausstoß. Weniger Bewuchs bedeutet auch, dass weniger potenziell invasive Meeresarten um die Welt transportiert werden.
Doch angesichts neuer Vorschriften, die die Emissionsanforderungen verschärfen, nehmen Schiffseigner Rumpfbeschichtungen ernster als je zuvor. Hinter den Kulissen nimmt die Suche nach noch besseren, umweltfreundlicheren Lösungen Fahrt auf.
Die Herausforderung besteht darin, wirksame, nachhaltige Beschichtungen zu finden, die weder die Erde belasten noch Metalle in die Ozeane auslaugen. Reeder müssen sorgfältig auswählen. Schon eine kleine Erhöhung der Rauheit eines Schiffsrumpfs kann dramatische Auswirkungen auf die Emissionen haben, erklärt Nick Aldred, Meeresbiologe an der Universität Essex in England: „Wenn man Seepocken hat, hat man große Verluste.“
Wenn ein Schiff ins Wasser geht, brauchen Bakterien und Phytoplankton nicht lange, um den Rumpf zu besiedeln. Die Mikroben bilden einen Biofilm, der andere Organismen anlockt, und schließlich kann sich der Rumpf mit Seepocken und Algen verkrusten, sagt Maria Salta, Expertin für Meeresbiofilm bei Endures, einem Unternehmen in den Niederlanden, das sich mit Verschmutzung und Korrosion beschäftigt.
Wenn Sie also ein Schiff besitzen und dies verhindern möchten, haben Sie im Großen und Ganzen zwei Möglichkeiten, sagt Salta: entweder eine Beschichtung auf Biozidbasis oder eine Beschichtung zum Entfernen von Verschmutzungen.
Wie die Kupferplatten von Middleton töten biozide Beschichtungen Organismen ab, die sich am Schiffsrumpf festsetzen wollen. Es ist jedoch möglich, dies zu weit zu treiben, und die biozide Beschichtung Tributylzinn (TBT) ist ein katastrophales Beispiel dafür, worum es geht. Diese wirksame Antifouling-Beschichtung wurde jahrzehntelang auf Schiffsrümpfen verwendet, vergiftete jedoch die Seewege und führte dazu, dass die Schalen der Austern so stark verdickten, dass die Tiere sie nicht mehr zum Fressen öffnen konnten. TBT wurde 2008 international verboten.
Die andere Option, eine Antihaftbeschichtung, sei wie das Kochen mit einer beschichteten Bratpfanne, sagt Salta. Organismen haften im Allgemeinen nicht an Beschichtungen, die Fouling lösen, und wenn doch, neigen sie dazu, nur schwach zu haften und abzufallen, wenn das Schiff in Fahrt kommt.
Ein Beispiel ist die silikonbasierte Beschichtung Sigmaglide, ein Produkt, das PPG Industries seit rund 20 Jahren sukzessive aktualisiert und verbessert. Früher war die Beschichtung transparent. „Es war sehr schwierig, sich zu bewerben; Man konnte nicht sehen, wo man es aufgesprüht hat“, sagt Joanna van Helmond, globale Produktmanagerin für Antifouling und Fouling-Release bei PPG.
Das Unternehmen fügte bald ein Pigment hinzu und optimierte die Beschichtung so, dass sie weniger empfindlich gegenüber Temperatur und Feuchtigkeit ist, sodass sie in Werften auf der ganzen Welt leichter auf Rümpfe gespritzt werden kann. Im März kündigte das Unternehmen die neueste Version dieser Beschichtung an. Van Helmond wollte nicht näher auf die Funktionsweise eingehen, sagt jedoch, dass die Beschichtung mit Wasser reagiert und sich auf der Nanoskala ausrichtet, um besonders glatt zu werden.
Allerdings sagte van Helmond, dass die Beschichtung in Laborversuchen den Luftwiderstand deutlich reduzierte. Das Unternehmen behauptet, dass seine neue superglatte Beschichtung die Kohlenstoffemissionen eines Schiffes im Vergleich zu herkömmlichen Antifouling-Beschichtungen um bis zu 35 Prozent reduzieren kann.
Dennoch können Beschichtungen zum Schutz vor Verschmutzungen im Vergleich zu anderen Optionen teuer sein. Und wie Aldred anmerkt, funktionieren diese Beschichtungen nur dann richtig, wenn ständig Wasser gegen den Schiffsrumpf streift. Das macht Fouling-Release-Beschichtungen für Schiffe, die über einen längeren Zeitraum statisch sind, wie z. B. Marineschiffe, weniger nützlich.
Innovationen zur Bekämpfung von Verschmutzungen entwickeln sich weiterhin auf den Spuren der Kupferplatten von Middleton, und einige der modernsten Bemühungen zur Reduzierung von Verschmutzungen und Luftwiderstand funktionieren ganz anders als bestehende Beschichtungen.
Nehmen wir zum Beispiel Versuche, einen von Haien inspirierten strukturierten Bezug zu entwickeln. Anstatt zu versuchen, den Rumpf eines Schiffes extrem glatt zu machen, ahmen solche Beläge die charakteristische Rauheit der Haifischhaut nach, die von Natur aus den Luftwiderstand verringert und Bewuchs verhindert. Solche Texturen wurden erfolgreich auf die Karosserien von Verkehrsflugzeugen angewendet, um den Luftwiderstand zu verringern. Für Schiffe werden jedoch noch Prototypen entwickelt.
Andere Wissenschaftler versuchen, mithilfe von Ultraschall oder ultraviolettem Licht Meeresorganismen davon abzuhalten, sich an Schiffsrümpfen festzusetzen. Das Abtöten von Mikroben, bevor sie am Schiff haften bleiben können, könnte die Bildung eines Biofilms verhindern, an dem sich Seepocken und andere blinde Passagiere festsetzen. Aldred weist darauf hin, dass diese Ansätze noch nicht vollständig evaluiert wurden und einige unangenehme Nebenwirkungen haben könnten. „Werden wir zum Beispiel UV-resistente Algen selektieren und züchten? Man kann sich alle möglichen Konsequenzen vorstellen“, sagt er.
Aldred und seine Kollegen wollen in ihrer eigenen Arbeit eine Substanz entwickeln, die tatsächlich die Bildung eines Biofilms fördert. Aber ein Biofilm der besonderen Art: Das Team habe Bakterien identifiziert, die in der Lage seien, Seepockenleim abzubauen, was große Meeresorganismen daran hindern könnte, einen Rumpf zu besiedeln.
„Wir haben in unserem Projekt den Witz, dass wir, wenn wir jemals ein Unternehmen zum Verkauf dieses Schleims gründen würden, ihn ‚Bootsjoghurt‘ nennen würden“, erklärt er. „Es ist eine Art Probiotikum für Ihr Boot.“
Ihre Forschung muss noch veröffentlicht werden, und Aldred lehnt es ab, weitere Details preiszugeben, obwohl er sagt, dass er bisher mit den Ergebnissen zufrieden ist.
Zumindest ist die Zustimmung des Königs nicht mehr erforderlich. Was hätte König Georg III. aus Bootsjoghurt gemacht?