Lack unter Spannung 09.05.2016, 07:39 Uhr

Lack hält mit Strom Seepocken von Schiffsrümpfen fern

Sie lieben Schiffsrümpfe, Seepocken und Muscheln. Und wenn Sie einen Rumpf erobert haben, dann steigt der Widerstand im Wasser enorm, und damit auch der Treibstoffverbrauch. Aber wer kommt auf die Idee, diese Plagegeister mit Stromschlägen statt mit giftigen Lacken zu bekämpfen? 

Reinigung des Segelschulschiffs Alexander von Humboldt II in Bremerhaven: Ingenieure haben einen Lack entwickelt, der unter elektrischer Spannung steht und damit den Bewuchs durch Muscheln und Seepocken verhindert.

Reinigung des Segelschulschiffs Alexander von Humboldt II in Bremerhaven: Ingenieure haben einen Lack entwickelt, der unter elektrischer Spannung steht und damit den Bewuchs durch Muscheln und Seepocken verhindert.

Foto: Maurizio Gambarini/dpa

Ingenieuren des ostdeutschen Unternehmens Bioplan in Rostock und des Fraunhofer-Instituts in Halle an der Saale ist es gelungen, mit einem speziellen Lack in Kombination mit Stromspannung den Seepocken und Muscheln das Andocken an Schiffsrümpfe gründlich zu vermiesen. Der Lack besteht aus drei Schichten, durch die ein schwacher Gleichstrom von 0,1 Milliampere (mA) pro Quadratzentimeter fließt.

Testreihen erfolgreich: Schiffe frei von Bewuchs

Und die Stromspannung sorgt dafür, dass in ersten Langzeitversuchen Schiffe frei von Bewuchs bleiben, obwohl sie zum Teile lange Liegezeiten im Hafen haben. Gerade dann siedeln sich Muscheln und Seepocken mit Vorliebe an. Das zu verhindern, ist keine Kleinigkeit: In der Schifffahrt geht ein Großteil der Antriebsenergie durch die Reibung des Wassers am Schiffsrumpf verloren — bei Containerschiffen sind es 40 bis 50 Prozent!

Die Unterseite des Bootes mit den Testflächen ist frei von Pocken: Darüber sind sehr zufrieden Sebastian Kunsch, Geschäftsführer der Schiffswerft Barth, die das Testschiff betreibt, Forscher Manfred Füting vom Fraunhofer IWMH und Stefan Sandrock, Geschäftsführer der Rostocker Bioplan, die den unter Strom stehenden Schutzlack entwickelt hat.

Die Unterseite des Bootes mit den Testflächen ist frei von Pocken: Darüber sind sehr zufrieden Sebastian Kunsch, Geschäftsführer der Schiffswerft Barth, die das Testschiff betreibt, Forscher Manfred Füting vom Fraunhofer IWMH und Stefan Sandrock, Geschäftsführer der Rostocker Bioplan, die den unter Strom stehenden Schutzlack entwickelt hat.

Quelle: Fraunhofer IWMH

Was ist die Idee der Ingenieure? Die äußere Schicht fungiert einmal als Anode, ein andermal, wenn sich die Stromrichtung umkehrt, als Kathode. An der Anode entstehen durch Elektrolyse aus dem Salzwasser Sauerstoff und Chlor. Dadurch wird das Wasser in unmittelbarer Nachbarschaft des Rumpfes sauer, was Seepocken, Muscheln und andere potentielle Siedler gar nicht mögen.

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Sie können sich auch nicht daran gewöhnen. Denn bei Umkehr der Stromrichtung entsteht Wasserstoff, der die Säure kompensiert. Nach und nach stellt sich eine basische Umgebung ein. Durch den ständigen Wechsel wird ein pH-Stress erzeugt, der die Ansiedlung von Mikroorganismen verhindert.

Strom wird nur im Hafen eingeschaltet

„Bei einem 20.000-Tonnen-Schiff reicht dafür eine Spitzenleistung von 20 bis 25 Kilowatt“, sagt Uwe Spohn vom Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) in Halle an der Saale. Die Schutzmaßnahme ist nur nötig, wenn das Schiff im Hafen liegt, so dass sich der Energieverbrauch in Grenzen hält.

Das IMWS hat eine Technik verfeinert, die das Unternehmen Bioplan aus Ostseebad Nienhagen entwickelt hat. Getestet wird sie derzeit an einem Patrouillenboot der Fischereiaufsicht.

In Süßwasser ist eine höhere Spannung nötig

Vorerst funktioniert das Verfahren nur in Seewasser, das genügend Salz für die Elektrolyse enthält. Eine Spannung von drei bis fünf Volt reicht schon aus, um Bewuchs zu verhindern. „In Süßwasser geht es auch“, sagt Spohn. „Da brauchen wir allerdings eine höhere Spannung.“

Reinigung eines Schiffsrumpfes und Montage einer neuen Schiffsschraube in einer Werft in Hamburg: Meist enthalten Schiffslacke, die den Rumpf vor Bewuchs schützen sollen, giftige Substanzen, die sich nach und nach im Wasser lösen.

Reinigung eines Schiffsrumpfes und Montage einer neuen Schiffsschraube in einer Werft in Hamburg: Meist enthalten Schiffslacke, die den Rumpf vor Bewuchs schützen sollen, giftige Substanzen, die sich nach und nach im Wasser lösen.

Quelle: Marcus Brandt/dpa

Heute werden vor allem Anti-Fouling-Mittel eingesetzt, die Bewuchs durch die Absonderung von Giftstoffen verhindern. „Mit unserem System schützen wir die Schiffe vor Bewuchs, das Wasser vor giftigen Stoffen und das Klima vor unnötigen Emissionen“, sagt Professor Ralf B. Wehrspohn, Leiter des IMWS.

Schwefel bleibt ein Problem

Fouling ist ein massives Problem für die Schifffahrt. Starker Bewuchs kann den Treibstoffverbrauch um 40 bis 80 % erhöhen. Ebenso stark steigen dann die Schadstoff- und Kohlendioxidemissionen an. Vor allem Schwefel macht der Umwelt zu schaffen, denn Schiffe dürfen auf hoher See noch immer schwefelhaltigen Treibstoff einsetzen. „Unser Know-how können wir auch für andere Produkte nutzen, denn Anti-Fouling-Systeme spielen auch in der Kühl- und Klimatechnik sowie der Trinkwasseraufbereitung eine wesentliche Rolle“, sagt Spohn.

US-Forscher setzen auf elastischen Anstrich

Mit einer anderen Idee versuchen US-Forscher, den Muscheln und Seepocken beizukommen. Sie haben einen elastischen Lack entwickelt, der die Bewohner „abschütteln“ soll.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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