Żegluga - przyjazne dla środowiska usuwanie nagromadzenia pąkli?
Potrzeba jedynie kilku miesięcy, aby podwodna część kadłuba została całkowicie pokryta i zarośnięta organizmami takimi, jak pąkle, bakterie i algi, a walka z tym zjawiskiem - nazywanym obrastaniem - to nieustająca bitwa, która wiąże się z olbrzymimi kosztami tak dla środowiska, jak i dla branży. Aczkolwiek odkrycie dokonane przez zespół naukowców, finansowany ze środków unijnych, może przełożyć się na przyjaźniejszą dla środowiska metodę walki z problemem. Zespół, złożony z ekspertów z Holandii i Niemiec, przeprowadził doświadczenia, które wykazały, że grube blachy stalowe powleczone nanocząstkami pentatlenku wanadu mogą mieć kontakt z wodą morską przez całe tygodnie bez tworzenia się osadów pąkli, bakterii czy glonów. Dla porównania, blachy powleczone zwykłą farbą do malowania statków niemal całkowicie zarosły niepożądanymi materiałami po zanurzeniu w wodzie morskiej na ten sam okres. Zważywszy, że te niewielkie nanocząstki pentatlenku wanadu mogą zahamować rozrost pąkli, bakterii i glonów na powierzchniach mających kontakt z wodą, odkrycie, zaprezentowane w czasopiśmie Nature, może pomóc w opracowaniu nowych powłok chroniących przed obrastaniem oraz farb do malowania kadłubów, pław morskich i platform przybrzeżnych. Ponadto, prócz większej skuteczności, powłoki na bazie nanocząstek byłyby znacznie mniej szkodliwe dla środowiska niż obecnie stosowane powłoki kadłubów. Prace uzyskały dofinansowanie z projektu BIOMINTEC (Biomineralizacja - poznawanie podstawowych mechanizmów do opracowywania nowych strategii w nanobiotechnologii), który został w całości sfinansowany z grantu sieci szkolenia początkowego (ITN) Marie Curie (ITN) na kwotę 2.300.000 EUR. Obrastanie to kosztowny problem, gdyż gromadzące się organizmy, takie jak glony, omułki i pąkle zwiększają opór hydrodynamiczny obiektów, a przez to, zużycie paliwa. Zwiększone zużycie paliwa oznacza więcej emisji CO2 oraz wyższe koszty dla firm żeglugowych. Chociaż można częściowo przeciwdziałać temu zjawisku za pomocą farb zapobiegających obrastaniu, tradycyjne biocydy są mniej skuteczne i mają niepożądany wpływ na środowisko. Ponadto mikroorganizmy są w stanie uodpornić się na nie. Dochodząc do odkrycia naukowcy czerpali inspirację z jednego z mechanizmów obronnych przyrody. Otóż niektóre enzymy występujące w krasnorostach i zielenicach wytwarzają fluorowce, które są syntetyzowane przez glony do ochrony przed atakami drobnoustrojów i drapieżników. Mając to na uwadze, zespół postanowił je naśladować, stosując nanocząstki pentatlenku wanadu. Pentatlenek wanadu działa jak katalizator, aby nadtlenek wodoru i bromek łączyły się, by powstały niewielkie ilości kwasu podbromawego, który jest wysoce toksyczny dla wielu mikroorganizmów i ma silne działanie przeciwbakteryjne. Wymagane substraty reakcji są obecne w wodzie morskiej, która zawiera jony bromku, podczas gdy niewielkie ilości nadtlenku wodoru powstają na skutek działania światła słonecznego. W toku badań wykorzystano również spektrometr masowy z jonizacją w plazmie indukcyjnie sprzężonej o wysokiej czułości (ICP-MS) w celu ustalenia stężenia wanadu w różnych próbkach wody morskiej, w której powleczony materiał zanurzany był na różne okresy. Wyniki pokazały, że odczyty nieco przekraczały normalne, średnie stężenie wanadu w wodzie morskiej. To oznacza, że jedynie bardzo niewielkie ilości wanadu migrują z powłoki do wody morskiej, bez negatywnego oddziaływania na środowisko. Autor naczelny raportu z badań, Wolfgang Tremel z Uniwersytetu Jana Gutenberga w Moguncji (JGU)w Niemczech zauważa: "Nanocząstki pentatlenku wanadu, ze względu na swoją słabą rozpuszczalność i osadzenie w powłoce, są znacznie mniej toksyczne dla życia morskiego niż aktywne substancje na bazie cyny i miedzi, wykorzystywane w dostępnych na rynku produktach. Tutaj mamy do czynienia z komponentem kompatybilnym ze środowiskiem, który nadaje się do nowej generacji farb zapobiegających obrastaniu, wykorzystujących naturalny mechanizm obronny stosowany przez organizmy morskie".Więcej informacji: Uniwersytet Jana Gutenberga w Moguncji (JGU): http://www.uni-mainz.de/
Kraje
Niemcy, Niderlandy