Neue Trends beim Antifouling

Bootsrumpf besetzt mit Seepocken und Algen bei der Reinigung. Quelle: Dennis Schüler

Antifouling-Schutz von Bootsrümpfen und die Frage nach deren Effizienz auf der einen und Umweltverträglichkeit auf der anderen Seite gehört seit Jahren zu den strittigsten Themen unter Sportbootfahrern. Und auch wenn die gefährlichsten Biozid-haltigen Anstriche nach und nach von den Sportbooten verschwinden, gelangen immer noch zahlreiche Giftstoffe in die Gewässer, die für Tiere und Pflanzen schädlich sind. Skipper, die dies aber nach wie vor nicht als ihr Problem betrachten, werden dabei nicht selten eines Besseren belehrt, wenn die notwendige Ausbaggerung des Vereinshafens plötzlich unbezahlbar wird, weil der durch Antifoulings vergiftete Schlamm nur zu horrenden Kosten entsorgt werden kann. Einige Institutionen forschen aber bereits mit vielfältigen Ansätzen an Alternativen für eine umweltfreundliche und effiziente Antifouling-Beschichtung von Booten, die für Bootsbesitzer in naher Zukunft interessant sein könnten.

Mehrere Alternativen in den Startlöchern

Das im Mai 2018 ins Leben gerufene Forschungsprojekt ARES (Air-Retaining Surfaces) ist eine davon. Das Kooperationsprojekt von Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Universität Bonn sowie Rostock befasst sich mit den drei Hauptproblemen der Schifffahrt: Reibung, Korrosion und Bewuchs. Ziel ist es, eine neue Methode zu entwickeln, die genau diese Probleme verringert. Das Projekt ARES setzt anstatt auf Biozide auf die Hilfe des Schwimmfarns Salvinia molesta. Die Blätter des Wasserfarns sind auf der Oberfläche mit feinen schneebesenartigen Härchen besetzt. Die Basis der Haare ist dabei wasserabstoßend, ganz im Gegensatz zu den Spitzen, die das Wasser förmlich festhalten. So ist der Farn, wenn er unter Wasser taucht in der Lage, sich in eine schützende Luftschicht einzuschließen. Dem Forschungsteam ist es gelungen, dieses Prinzip per Folien auf den Rumpf des Schiffes zu übertragen, so dass eine Gleitschicht aus Luft den Rumpf permanent umschließt, und so das Unterwasserschiff gar nicht erst mit dem Wasser in Kontakt kommt.

An einer weiteren Möglichkeit, die vor allem für Sportbootbesitzer interessant ist, arbeitet ein Team rund um Diplomingenieur Joachim Müller von der Firma itCoating. Deren Ziel es ist, eine Beschichtung zu entwickeln, die ohne Biozide sowohl in Binnengewässern als auch in den Meeren zuverlässig vor Bewuchs schützt und dazu einfach zu reinigen ist. Anders als die bionische Lösung von ARES macht sich das Team von Herrn Müller physikalische Eigenheiten zu nutzen, um den Bewuchs vom Rumpf fern zu halten. Als Vorbild dient jedoch keine Pflanze, sondern ein spezieller Schutz gegen multiresistente Keime und Erreger (MRSA & MRE), der für die Medizin entwickelt wurde. Die Keime werden mittels stetiger Ladungsänderungen von der mit dem Schutz behandelten Oberfläche ferngehalten und neutralisiert. Damit das funktioniert, wird eine Beschichtung benötigt, die den pflanzlichen Bewuchs verhindert, es gleichzeitig aber auch Hartfouling weitestgehend unmöglich macht, sich festzusetzen.

Um den pflanzlichen Bewuchs zu verhindern, setzt das Team auf eine Oberfläche, die extrem glatt ist. "Das erreichen wir durch eine besonders hohe Porendichtigkeit" erklärt Müller. Je geringer die Porenzahl auf einer Oberfläche ist, desto dichter und glatter ist sie letztendlich. Das macht es pflanzlichen Organismen schwer, überhaupt halt zu finden. Die stetigen Ladungsänderungen halten die tierischen Organismen davon ab, sich festzusetzen. Aufgetragen wird die Beschichtung per Pinsel oder besser per Microfasertuch. Neben einer guten Wirkung ist auch eine einfache Applikation Ziel der Entwickler von itCoating.

An diesem Forschungsprojekt beteiligt sich auch der Landesverband Nordrhein-Westfalen aktiv und stellt Boote für Testreihen zur Verfügung. Bereits in 2018 wurden Sportboote mit unterschiedlichen Dünnschicht-Systemen beschichtet und in den Fahrgebieten Nord- und Ostsee getestet. Im Jahr 2019 folgte eine weitere, aktuell laufende Testphase im Baldeneysee mit einer speziellen Beschichtung für Binnengewässer.  

Gift für die Umwelt

Bis zum Verbot im Jahr 2003 enthielten Biozid-haltige Anti-Bewuchs-Beschichtungen oft hochgiftige Tributylzinn-Verbindungen (TBT). Das hat zwar zuverlässig Bewuchs verhindert, war aber schon bei geringen Dosierungen extrem giftig für Wasserlebewesen. Wegen der hohen Halbwertszeit von TBT lassen sich bis heute Rückstände in den Sedimenten und Gewässern nachweisen.  Mehr als 80 Prozent der aktuellen Biozid-haltigen Antifouling-Produkte nutzen Kupferverbindungen (Cu). Sie sind besonders wirksam gegen tierischen Bewuchs. Das ist zwar weitaus verträglicher für die Umwelt, dennoch nicht unbedenklich. Laut Schätzungen des Umweltbundesamtes (UBA) gelangen auf diesem Wege allein durch Sportboote jährlich etwa 70 Tonnen metallisches Kupfer in deutsche Binnengewässer. Doch auch durch einige der momentan als umweltschonend ausgezeichneten Methoden gelangen Schadstoffe in das Wasser. Häufig handelt es sich dabei um Mikroplaste oder Silikone, die anstatt der Biozide oder Metalle zum Einsatz kommen. Insbesondere die Absonderungen der Silikone stellen ein Problem dar, da die verwendeten chemischen Verbindungen Wasserorganismen unfruchtbar machen können.

Antifouling ist Typsache

Wann welches Antifouling-System sinnvoll eingesetzt wird, ist stark vom Gewässertyp abhängig. In Binnengewässern tritt beispielsweise fast ausschließlich Weichfouling und wenig bis gar kein Hartfouling auf. Hier benötigt man im Prinzip kein Antifouling auf Biozidbasis. In den Meeren sieht die Situation anders aus. Dort ist der Bewuchsdruck um einiges stärker, da zusätzlich zum pflanzlichen Bewuchs durch Algen auch kalkabscheidenden Organismen wie Muscheln oder Seepocken sich auf den Rumpf setzen.

Es geht auch ohne Gift

Skandinavien macht es vor: Schweden hat bereits im Jahr 2000 jeglichen Einsatz von Biozid-haltigen Antifouling-Systemen in Binnengewässern verboten. Das hat laut aktuellen Studien zu einem Rückgang der Gewässerbelastung durch Chemikalien und Schwermetalle geführt. In Deutschland gibt es solch ein Verbot bis jetzt lediglich in einer kleinen Region in Schleswig-Holstein. Die im Jahr 2000 in Kraft getretene Wakenitz-Verordnung verbietet es auf den Ratzeburger Seen und der Wakenitz die Nutzung von Biozid-haltigen Antifouling-Maßnahmen.  Wie in unseren Gewässern mit dem Foulingproblem umgegangen werden soll, ist in einer Veröffentlichung des UBA unter umweltbundesamt.de/publikationen zu entnehmen. Eine Druckversion dieser Publikation wird in Kürze erscheinen und der DMYV wird hierzu weiter informieren.

Text: Dennis Schüler mit freundlicher Genehmigung von technikjournal.de

 

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