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30.08.2017 | Materialentwicklung | Nachricht | Onlineartikel

Beschichtung lässt Muscheln abrutschen

Autor:
Nadine Klein

Muschelbewuchs auf Schiffsrümpfen verursacht nicht nur erhebliche Materialschäden, sondern auch erhöhte Treibstoffkosten und damit beträchtliche wirtschaftliche Einbußen. Eine umweltfreundliche Beschichtung soll das Biofouling verhindern.

Im Schneckentempo schleichen die Tankerkolosse oft dahin, wenn sie dicke Schichten von Muscheln und Seepocken auf ihrer Rumpfoberfläche mit sich schleppen müssen. Die schwere Last treibt den Treibstoffverbrauch in die Höhe. Auch ökologisch ist der Befall mit Muscheln höchst problematisch: Fremde Arten gelangen quasi per Anhalter in ferne Ökosysteme und können unter Umständen deren fragile Gleichgewichte stark beeinträchtigen. Die meisten "Waffen" gegen Muschelbefall töten unspezifisch zahlreiche Organismen durch giftige Chemikalien ab, müssen oft erneuert werden und sind nicht so wirksam wie gewünscht. Neuere Beschichtungen auf der Basis von Silikon oder Fluoropolymeren dagegen bewirken lediglich, dass sich der Bewuchs leichter entfernen lässt.

Rutschige Schicht nach Vorbild der Kannenpflanze

Einer Gruppe von Forschern um Professor Nicolas Vogel vom Lehrstuhl für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik und Mitglied des Exzellenzclusters "Engineering of Advanced Materials" an der FAU, Professor Joanna Aizenberg von der Harvard University und Ali Miserez von der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur, entwickelten einen neuen Ansatz zur Muschelbekämpfung. "Uns hat die fleischfressende Kannenpflanze inspiriert. Ist die Oberfläche der Pflanzen im trockenen Zustand nicht rutschig, bindet sie nach einem Regenguss Regenwasser – und wird so ausgesprochen rutschig. Auf ihrer rutschigen Lippe finden Insektenkeinen Halt und gleiten hilflos in das Innere der Pflanze, wo sie verdaut werden. Diesen Effekt haben wir auf synthetische Materialien übertragen", erklärt Vogel. 

So hindere das neu entwickelte Material auf ähnliche Weise die Muscheln daran, sich effizient festzukleben. Oberflächen könnten aufgrund ihrer Strukturierung und Oberflächenchemie analog zur Kannenpflanze mit einer Flüssigkeit benetzt werden, die einen geschlossenen Film auf der Oberfläche bilde. Dieser verhindere den direkten Kontakt zur festen Oberfläche und ermögliche die abweisende Wirkung. Im Labor beobachteten die Wissenschaftler, dass die Tiere auf den benetzten Oberflächen irritiert wirkten. "Unmittelbar nachdem der Muschelfuß in Kontakt mit der Oberfläche kam, schnellte er wieder zurück in die schützende Schale. Es wirkte fast, als hätte die Muschel auf eine heiße Herdplatte gefasst", umschreibt Vogel die Beobachtungen. Eine mögliche Erklärung lieferen die flüssigen Eigenschaften der Beschichtung, die die beim Kontakt mit der Muschel auftretenden Kräfte zwischen Oberfläche und Muschelfuß stark verändern. 

Die im Labor gewonnen Ergebnisse wurden bei Feldexperimenten bestätigt: Im Hafen von Scituate in der Nähe von Boston angebrachte Testoberflächen zeigten auch nach mehreren Monaten nur sehr wenig Bewuchs. Im Vergleich dazu waren alle Kontrolloberflächen bereits vollständig von Meeresorganismen besiedelt. In Folgeexperimenten untersuchen die Wissenschaftler Möglichkeiten, die entwickelten Materialien großflächig auf Schiffen aufzubringen und so dem unerwünschten Muschelbewuchs ein Ende zu bereiten.

 

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