Materiaalbescherming is op zee hard nodig. Toch worden veel beschermende verven verboden omdat ze te giftig zijn. Ir. Rik Breur zoekt milieuvriendelijkere alternatieven. Op het symposium ‘Materialen op zee’ liet hij zien dat ingenieurs wat kunnen leren van sponsen.
Delen
Patrouilleboten staan in Hongkong altijd paraat om achter speedboten met drugssmokkelaars aan te racen. En dat werd een onderdeel van het koelsysteem van de Formule1-motor van de patrouilleboten fataal. Het uitlaatspruitstuk, gemaakt van roestvrijstaal, ging scheuren door spanningscorrosie. Het werd geplaagd door het corroderende chloride in zeewater en door een sterke belasting en hoge temperatuur. Die hoge temperatuur ontstond doordat de patrouilleboot continu achter snelle jongens moest aanvaren en de motor geen kans kreeg om af te koelen.
Roestvaststaal was onder deze omstandigheden dus niet sterk genoeg. TNO adviseerde daarom het sterkere superduplex roestvast staal te gebruiken in de Hongkongse boten, aldus ir. Rik Breur vorige week woensdag op het symposium Materialen op zee van het gezelschap Tubalkaïn.
,,Materiaalbescherming op zee is bittere noodzaak, evenals goede materiaalkeuze”, stelt Breur. De zee is een van de meest agressieve milieus voor materialen. Deze worden snel aangetast door zouten, veel uv-straling en allerlei zeeorganismen.
Zeepokken kunnen ook vervelend zijn. In een warmtewisselaar bouwen ze een omhulsel van kalk in het rooster waar het zeewater doorstroomt. Hierdoor kunnen allerlei wervelstromingen ontstaan in de warmtewisselaar die zorgen voor een snellere corrosie.
En als de onderkant van een schip vol zit met algen en zeepokken gebruikt het schip meer brandstof en gaat de maximale snelheid omlaag. ,,Die kan met tien procent verminderen. Vooral voor grote schepen, zoals olietankers, heeft dat behoorlijke economische gevolgen.”
Afbreekbaar
Verven met zware metalen en giftige organo-tinverbindingen voorkomen nu corrosie en aangroei van algen en pokken op zeeschepen. Technisch gezien zijn dit goede systemen. ,,Helaas kleeft er aan deze effectieve methoden vrijwel zonder uitzondering een milieubezwaar”, stelt Breur. Anti-corrosieverven bevatten meestal zware metalen als chroom en zink. Aangroeiwerende verven bevatten vaak giftige organo-tinverbindingen, die vanaf 2003 wereldwijd verboden zijn.
Tijdens de zoektocht naar milieuvriendelijkere alternatieven probeert TNO te leren van de natuur. Sponsen in zee zitten namelijk nooit onder de algen en zeepokken. ,,Die scheiden allerlei stoffen uit om dat te voorkomen. Dus twee van mijn collega’s hadden mazzel en mochten over de hele wereld naar sponsen duiken”, vertelt Breur. De Delftse materiaalkundige werkt bij TNO Industrie in DenHelder en hoopt aan het einde van de zomer bij de TU Delft te promoveren.
Uiteindelijk extraheerden Breur en consorten tien actieve stoffen uit de sponsen. Het bleken organische stoffen te zijn die eenvoudig te synthetiseren zijn en in het milieu ook weer makkelijk afbreekbaar.
De eerste testen hiermee pakten gunstig uit. Op proefvlakken op schepen die meer dan een jaar over de oceanen hebben gevaren is nauwelijks aangroei te ontdekken. ,,Samen met een verfproducent ontwikkelen we nu een bindmiddel om verf te kunnen maken met de stoffen uit de sponsen.”
Suikerlaag
Onder deze aangroeiwerende verf is ook nog een milieuvriendelijke corrosiewerende laag nodig. Om roestvorming tegen te gaan roept Breur de hulp in van bacteriën. Die kunnen bijvoorbeeld een beschermende fosfaatlaag maken of een zuurstofbarrière vormen. ,,Het is nog geen perfect systeem, maar de roestvorming wordt wel flink geremd. Het principe werkt dus”, zegt Breur.
Andere typen bacteriën kunnen een soort suikerlaag maken. Zo’n polysacharidelaag kan als dekkende laag worden aangebracht, maar het is ook in verf in te bouwen in plaats van chromaten. Hiermee kan de weerstand tegen corrosie tot zo’n zeventig keer verbeteren. ,,We weten nog niet precies waarom het werkt. We hebben alleen nog maar een haalbaarheidsonderzoek gedaan. Het is vooral lastig om de bacterielagen helemaal dekkend aan te brengen.” Het zou ideaal zijn als het organisme blijft groeien. Hierdoor ontstaat een soort zelfherstelsysteem waarbij de bacteriën weer aangroeien als een stuk is weggeslagen.
Daarnaast blijken sommige bacteriën corrosiewerende stoffen te produceren. Micro-organismen hebben voor hun stofwisseling namelijk kleine hoeveelheden van allerlei metalen nodig. Daarom hebben ze in hun cellen stoffen die zeer lage concentraties metalen kunnen complexeren. Zulke stoffen kunnen als corrosieremmer worden gebruikt omdat ze metaaldeeltjes invangen en vervolgens op het oppervlak neerslaan. TNO probeert nu samen met biotechnologen van de TU om deze stofjes in een bioreactor te produceren om ze daarna in de praktijk te kunnen testen.
Breur verwacht dat zijn uit de natuur geleende stofjes voornamelijk zullen worden gebruikt op grote schepen. Kleine schepen maken steeds minder gebruik van aangroeiwerende coatings met biocides. Voor schepen die kleiner zijn dan 25 meter zijn koperhoudende verven en tributyl al verboden. ,,Die schepen kan je ook beschermen door ze vier keer per jaar schoon te maken of hele gladde coatings te gebruiken. Tien procent meer brandstof gebruiken is bij deze schepen nu eenmaal een veel minder groot probleem dan bij grote, logge olietankers.”
Sponsen hebben nooit last van algensmurrie
Schepen verbruiken meer brandstof als ze onder de pokken zitten
Patrouilleboten staan in Hongkong altijd paraat om achter speedboten met drugssmokkelaars aan te racen. En dat werd een onderdeel van het koelsysteem van de Formule1-motor van de patrouilleboten fataal. Het uitlaatspruitstuk, gemaakt van roestvrijstaal, ging scheuren door spanningscorrosie. Het werd geplaagd door het corroderende chloride in zeewater en door een sterke belasting en hoge temperatuur. Die hoge temperatuur ontstond doordat de patrouilleboot continu achter snelle jongens moest aanvaren en de motor geen kans kreeg om af te koelen.
Roestvaststaal was onder deze omstandigheden dus niet sterk genoeg. TNO adviseerde daarom het sterkere superduplex roestvast staal te gebruiken in de Hongkongse boten, aldus ir. Rik Breur vorige week woensdag op het symposium Materialen op zee van het gezelschap Tubalkaïn.
,,Materiaalbescherming op zee is bittere noodzaak, evenals goede materiaalkeuze”, stelt Breur. De zee is een van de meest agressieve milieus voor materialen. Deze worden snel aangetast door zouten, veel uv-straling en allerlei zeeorganismen.
Zeepokken kunnen ook vervelend zijn. In een warmtewisselaar bouwen ze een omhulsel van kalk in het rooster waar het zeewater doorstroomt. Hierdoor kunnen allerlei wervelstromingen ontstaan in de warmtewisselaar die zorgen voor een snellere corrosie.
En als de onderkant van een schip vol zit met algen en zeepokken gebruikt het schip meer brandstof en gaat de maximale snelheid omlaag. ,,Die kan met tien procent verminderen. Vooral voor grote schepen, zoals olietankers, heeft dat behoorlijke economische gevolgen.”
Afbreekbaar
Verven met zware metalen en giftige organo-tinverbindingen voorkomen nu corrosie en aangroei van algen en pokken op zeeschepen. Technisch gezien zijn dit goede systemen. ,,Helaas kleeft er aan deze effectieve methoden vrijwel zonder uitzondering een milieubezwaar”, stelt Breur. Anti-corrosieverven bevatten meestal zware metalen als chroom en zink. Aangroeiwerende verven bevatten vaak giftige organo-tinverbindingen, die vanaf 2003 wereldwijd verboden zijn.
Tijdens de zoektocht naar milieuvriendelijkere alternatieven probeert TNO te leren van de natuur. Sponsen in zee zitten namelijk nooit onder de algen en zeepokken. ,,Die scheiden allerlei stoffen uit om dat te voorkomen. Dus twee van mijn collega’s hadden mazzel en mochten over de hele wereld naar sponsen duiken”, vertelt Breur. De Delftse materiaalkundige werkt bij TNO Industrie in DenHelder en hoopt aan het einde van de zomer bij de TU Delft te promoveren.
Uiteindelijk extraheerden Breur en consorten tien actieve stoffen uit de sponsen. Het bleken organische stoffen te zijn die eenvoudig te synthetiseren zijn en in het milieu ook weer makkelijk afbreekbaar.
De eerste testen hiermee pakten gunstig uit. Op proefvlakken op schepen die meer dan een jaar over de oceanen hebben gevaren is nauwelijks aangroei te ontdekken. ,,Samen met een verfproducent ontwikkelen we nu een bindmiddel om verf te kunnen maken met de stoffen uit de sponsen.”
Suikerlaag
Onder deze aangroeiwerende verf is ook nog een milieuvriendelijke corrosiewerende laag nodig. Om roestvorming tegen te gaan roept Breur de hulp in van bacteriën. Die kunnen bijvoorbeeld een beschermende fosfaatlaag maken of een zuurstofbarrière vormen. ,,Het is nog geen perfect systeem, maar de roestvorming wordt wel flink geremd. Het principe werkt dus”, zegt Breur.
Andere typen bacteriën kunnen een soort suikerlaag maken. Zo’n polysacharidelaag kan als dekkende laag worden aangebracht, maar het is ook in verf in te bouwen in plaats van chromaten. Hiermee kan de weerstand tegen corrosie tot zo’n zeventig keer verbeteren. ,,We weten nog niet precies waarom het werkt. We hebben alleen nog maar een haalbaarheidsonderzoek gedaan. Het is vooral lastig om de bacterielagen helemaal dekkend aan te brengen.” Het zou ideaal zijn als het organisme blijft groeien. Hierdoor ontstaat een soort zelfherstelsysteem waarbij de bacteriën weer aangroeien als een stuk is weggeslagen.
Daarnaast blijken sommige bacteriën corrosiewerende stoffen te produceren. Micro-organismen hebben voor hun stofwisseling namelijk kleine hoeveelheden van allerlei metalen nodig. Daarom hebben ze in hun cellen stoffen die zeer lage concentraties metalen kunnen complexeren. Zulke stoffen kunnen als corrosieremmer worden gebruikt omdat ze metaaldeeltjes invangen en vervolgens op het oppervlak neerslaan. TNO probeert nu samen met biotechnologen van de TU om deze stofjes in een bioreactor te produceren om ze daarna in de praktijk te kunnen testen.
Breur verwacht dat zijn uit de natuur geleende stofjes voornamelijk zullen worden gebruikt op grote schepen. Kleine schepen maken steeds minder gebruik van aangroeiwerende coatings met biocides. Voor schepen die kleiner zijn dan 25 meter zijn koperhoudende verven en tributyl al verboden. ,,Die schepen kan je ook beschermen door ze vier keer per jaar schoon te maken of hele gladde coatings te gebruiken. Tien procent meer brandstof gebruiken is bij deze schepen nu eenmaal een veel minder groot probleem dan bij grote, logge olietankers.”
Sponsen hebben nooit last van algensmurrie
Schepen verbruiken meer brandstof als ze onder de pokken zitten
Comments are closed.