Verdens letteste faste stof skal få skibe til at sejle længere på literen

På Roskilde Universitet arbejder et forskerhold under ledelse af professor Kjeld Schaumburg med en patenteret metode, der forhindrer organismer i at sætte sig fast på skibsbundene uden at skade dyre- og plantelivet i havene.

Forskerne vil bruge verdens letteste faste stof, aerogel, til at holde enzymer fast i malingen på skibe.

Enzymerne skal holde skibenes bunde frie for alger og dyr på en miljøvenlig måde.

»Enzymerne er af samme type , som de der anvendes til vaskepulver. For disse enzymer er det for længst vist, at de nedbrydes meget hurtigt i vandmiljøet, og derfor ikke giver anledning til akkumulering og langtidsvirkninger,« forklarer Kjeld Schaumburg.

Alger og små havdyr, der sætter sig fast på bundene af skibe, har alvorlige konsekvenser for miljøet. Organismerne nedsætter skibets hastighed og evne til at manøvrere, hvilket giver et markant øget forbrug af brændstof.

Forskning har vist, at det øgede forbrug af brændstof på skibe med stor vækst af alger og dyr, kan være op til 40 pct. højere, end hvis skibene ikke var vokset til.

»For oceangående fragtskibe er forbruget af brændstof så stort, at selv få procent forøgelse er ensbetydende med, at der bliver brugt flere tusinde liter ekstra brændstof. Et stort containerskib sejler kun omkring 1 meter på en liter olie,« forklarer Kjeld Schaumburg.

I en tid med stor fokus på forbrug af brændstof og udledning af drivhusgasser er der derfor stor interesse i at holde skibsbundene frie for dyr og alger.

»Skibe med en kraftig begroning har desuden også stærke negative effekter på livet i havet. Invasive arter kan føres kloden rundt med de store skibe og føre til sammenbrud af lokale økosystemer under presset fra de arter, der bringes ind. Der er derfor også en miljømæssig begrundelse for at ønske at begrænse begroningen på skibe mest muligt,« begrunder Kjeld Schaumburg yderligere.

Siden oldtiden har søfolk forsøgt at holde dyr og alger fra at sætte sig fast på deres skibe med forskellige former for giftstoffer.

For totusinde år siden benyttede fønikerne og grækerne arsenik og kviksølv i en evig kamp mod pæleorm, ruere og alger.

Kobber på skibsbunde blev pioneret af Christian IV og blev i mere end 200 år benyttet på blandt andet hele den engelske flåde.

Kobber måtte dog erstattes, da man begyndte at bygge jernskibe fordi kobberet ledte til, at jernet i skibsskrogene rustede hurtigere end normalt.

»Senere studier har fastslået, at kobber er uacceptabelt giftigt for miljøet, og at det derfor i fremtiden ikke kan benyttes i et nødvendigt omfang i skibsmaling,« forklarer Kjeld Schaumburg.

I mere moderne tider er det mest succesfulde middel mod dyr og alger på skibsbunde tributyltin (TBT).

TBT var den ubestridte konge af midler mod laget af dyr og alger på skibe fra 1980'erne og frem, og var praktisk talt malet på samtlige skibe i hele verden.

TBT er dog giftigt og havde bl. a. den uheldige bivirkning, at det næsten udryddede bestanden af østers på den franske Atlanterhavskyst, og gav hun-purpursnegle mandlige kønsorganer i det sydlige England.

»TBT blev forbudt i de vestlige lande pr. 1. januar 2008, hvilket markerede starten på et kapløb om at finde nye løsninger til at bekæmpe alger og dyr på skibsbunde og dermed forhåbentligt finde den næste store ”cash cow”,« fortæller Kjeld Schaumburg.

Kravene til nye potentielle midler mod de alger og dyr, der sætter sig fast på skibe, er både mange og komplekse.

Forenklet kan man sige, at potentielle nye midler skal holde organismer fra at sætte sig fast på skibsbunde, samtidig med at det ikke skader alt andet levende i verdenshavene.

»Foruden hensynet til miljøet må omkostningerne til produktion ikke være for høje, og det skal være muligt at holde det aktive stof fast i skibsmalingen i en periode på tre til fem år,« forklarer Kjeld Schaumburg.

Kravene lyder måske ikke særligt svære at opfylde, men der bruges på nuværende tidspunkt mange millioner i forskning på området.

Indtil videre har ingen været i stand til at finde en erstatning, der er ligeså effektiv, som TBT var.

Med i kapløbet om at finde arvtageren for TBT er professor Kjeld Schaumburg fra Roskilde Universitet.

Kjeld Schaumburg har sammen med flere kolleger patenteret brugen af aerogel i skibsmaling, hvilket potentielt kan revolutionere industrien.

Aerogel er verden letteste faststof og vejer kun en smule mere end luft.

Ifølge Kjeld Schaumburg danner aerogel en porøs struktur med små hulrum i dens faste struktur, som kan indkapsle store molekyler såsom enzymer.

»Da porene i aerogelen blot er få nanometer brede, kan enzymer, som er noget større ikke forlade deres pladser i aerogelen, så længe aerogelen eksisterer. Enzymer kan ikke fastholdes i de typer skibsmaling, der er tilgængelige i dag, og derfor åbner aerogel-teknologien helt nye døre,« fortæller Kjeld Schaumburg

Enzymerne frigives ifølge Kjeld Schaumburg, når vandet bevæger sig henover skibets bund, hvor det langsomt polerer lag af aerogelen og åbner op for de små hulrum.

Frigivelsen af enzymerne i vandet omkring skibsbunden vil afholde organismer fra at sætte sig fast.

Ved at benytte enzymer anslår Kjeld Schaumburg, at miljøet undgår at lide skade.

»Dette er i modsætning til alle de tilgængelige midler mod dyr og alger på skibenes bunde, der benyttes i dag, og som formentligt vil blive udfaset med tiden på grund af en stadig strammere kemikalielovgivning,« forklarer Kjeld Schaumburg.

Kjeld Schaumburg har dog visioner om at indkapsle mere end bare store molekyler. Han vil indkapsle hele bakterier.

En af aerogelens mest interessante egenskaber er, at den kan fastholde store molekyler, samtidig med at små molekyler kan bevæge sig frit igennem dens struktur.

Kjeld Schaumburg forestiller sig, at man kan indkapsle levende bakterier i aerogelen, som kan opretholde deres metabolisme og liv ved at optage næringsstoffer, der er små nok til, at kunne passere frit rundt i strukturen.

Forhåbningerne er, at man ved at indkapsle flere bakteriearter samtidig kan få dem til at bekæmpe hinanden inde i malingen.

Forskellige bakteriearter vil kunne mærke hinandens tilstedeværelse via signalmolekyler, og vil så producere bakterielle kampstoffer for at bekæmpe hinanden.

De bakterielle kampstoffer vil spredes i hele aerogelen og afholde andre organismer fra at hæfte sig fast til skibsskroget. Herved opnås en skibsmaling, der producerer sin egen beskyttelse mod dyr og alger til gavn for miljøet både over og under vand.