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Montag, 19. August 2019

Schiffsfarben: Diese Herausforderungen müssen Sie meistern!

Donnerstag, 18. August 2016 | Veröffentlicht von: Sonja Schulte, FARBE UND LACK

Laut VSM (deutscher Verband für Schiffbau und Meerestechnik) wird die Technologieentwicklung von den drei großen "E" – Emissionen, Effizienz und Energie – vorangetrieben. Besonders bei der Verbesserung der Energieeffizienz kommt Schiffsfarben eine besondere Bedeutung zu. Darin liegen auch Chancen für Lackhersteller. Herausforderungen gibt es aber auch nicht zu wenige.

Etwa 60% der Antriebsleistung von Schiffen werden für die Überwindung des Reibungswiderstandes aufgewendet. Hier liegen Chancen für Hersteller von Schiffsbeschichtungen, die ihren Kunden mit innovativen Lacksystemen helfen könnten den Reibungswiderstand erheblich zu verringern. Damit würden zwei große "E", nämlich Emission und Energie, sich verkleinern.  

Schon wieder: Multifunktional

Gleichzeitig sollten diese Beschichtungen natürlich eine hervorragende Antifouling- und Korrosionsschutzwirkung aufweisen. Ach ja, und dann sollten diese Systeme natürlich auch umweltfreundlich sein, damit bei der späteren Verschrottung der Schiffe die Emissionen – Stichwort Bisphenol A aus Epoxybeschichtungen – möglichst gering sind. Kann das tatsächlich von einem Beschichtungssystem geleistet werden? Das hört sich für mich – mal wieder – nach der berühmten Eierlegenden Wollmilchsau an.

Apropos Multifunktionelle Beschichtungen. Das Buch "Funktionelle Beschichtungen" von Volkmal Stenzel und Nadine Rehfeld (Fraunhofer IFAM) sollten Sie kennen, wenn Sie wissen möchten, welche Funktionen möglich sind.

Stand der Dinge

Die IMO (International Maritime Organization) schätze im Jahr 2009, dass ohne jedwede korrektiven Aktionen und ohne Einführung neuer Technologies die Treibstoffbedingten Luftemissionen der weltweiten Schiffsflotte bis 2020 zwischen 38% und 72 % steigen könnten. Antifouling Beschichtungen können jährlich 60 Mrd. $ Treibstoff einsparen und die CO2-Emissionen um 384 Millionen Tonnen senken.

Kein Wunder also, dass es eine Reihe von großen Projekten gibt, die sich diesem Thema widmen. Das Spektrum der Ansätze reicht von selbstpolierenden Oberflächen, über fouling-release bis hin zu omniophoben Oberflächen. Ziel aller dieser Ansätze ist es a) Besiedlung durch marine Organismen zu vermeiden und dadurch den Reibungswiderstand zu reduzieren. Durch das komplette Verbot von Organozinn-Verbindungen als Biozid im Jahr 2008 wurden viele Projekte ins Leben gerufen, die nach Alternativen suchten und immer noch suchen.

Besonders interessant finde ich das EU-geförderte Projekt "Low Emission Antifouling" (LEAF), in dem eine umweltfreundliche Antifouling Farbe entwickelt wurde, das weder auf Biozid Emission noch auf geringe Adhäsion basiert. Stattdessen basiert der Antifouling Effekt dieser Prototyp Farbe auf dem direkten Kontakt eines Foulingorganismus mit Bioziden, die in der Beschichtung sind. Das hat den zusätzlichen Nutzen, dass das Service Leben verlängert wird und die Instandhaltungskosten geringer sind (leaf-antifouling.eu). Das Projekt ist zwar beendet, aber die Projektpartner arbeiten weiter zusammen, um die Kommerzialisierung des Produktes voran zu treiben.

Potenzielle BPA-Emission von Epoxidanwendungen

Bisphenol-A (BPA) ist neben Epichlorohydrin (ECH) wesentlicher Ausgangsstoff von Epoxidharzen. Schätzungen zufolge werden 85 % der weltweit produzierten Epoxidharze durch die chemische Verbindung von ECH und BPA gewonnen.  Laut Epoxy Resin Commitee (ECR, www.epoxy-europe.eu könnten bis zu 20 % des für Beschichtungen im Schiffsbau verwendeten Epoxidharzes bei der Aufbringung des Lackes (z. B. durch Abtropfen) oder als Lackabfall (z. B. nicht verbrauchter Lack nach dem Beschichtungsprozess) verloren gehen, am Ende der Verbrennung zugeführt werden oder in Abwasserleitungen gelangen. Von den 51 000 Tonnen Epoxidharz, die jährlich für Beschichtungen im Schiffsbau verwendet werden, dürften schätzungsweise etwa 398 Kilogramm Rest-BPA thermisch abgebaut werden, während rund 96 Kilogramm in Gewässer gelangen könnten. Während der Lebensdauer sind beschichtete Decks mit epoxidharzhaltigen Deckschichten, die empfindlich gegenüber UV-Strahlung sind, die größte Quelle für Freisetzungen. Die Anzahl der Schiffe mit Decks, die mit Epoxidharz beschichtet sind, ist unbekannt.

Das Abwracken von Schiffen am Ende ihres Lebenszyklus dürfte die wichtigste Quelle für BPA-Freisetzungen bei Beschichtungen im Schiffsbau darstellen. Bis zu 95 % der europäischen Schiffe werden unter unklaren Bedingungen in asiatischen Ländern abgewrackt. Die Verordnung der Europäischen Kommission über die Verbringung von Abfällen in Bezug auf Altschiffe wird erst 2020 vollständig in Kraft treten und nur auf Schiffe unter EU-Flagge Anwendung finden; einige Schiffe dürften daher ihre Beflaggung ändern und die neuen Anforderungen so zu umgehen. Insgesamt könnte die Zersetzung von 8000 Tonnen Epoxidharz, die in Beschichtungen von 350 europäischen Schiffen enthalten sind, zur jährlichen Freisetzung von 388 Kilogramm Rest-BPA in die Umwelt führen.

BPA-freie Epoxide: Sie werden kommen!

Es ist meines Erachtens nur eine Frage der Zeit bis auch für Schiffsbeschichtungen BPA-Freiheit gefordert ist. Asiatische Länder werden auf Dauer auch ihre Gesetze und Regularien verschärfen – dieser Trend ist heute schon erkennbar. Es gibt bereits viele Projekte und Studien, die sich  mit der Entwicklung BPA-Freier Epoxyde beschäftigen. So gibt es beispielsweise eine interessante Studie (Technical Report No. 66) aus dem Jahr 2013 von Robert J. Romano und Daniel F. Schmidt, University of Massachusetts Lowell, USA die sich mit der Synthese hochleistungsfähiger BPA-Freier Epoxid Harze befasst. Für Lackanwendungen im Lebensmittelbereich (z.B. Getränkedosen) gibt es bereits etliche Produkte auf Markt. Im schweren Korrosionsschutz, wie er für Schiffe notwendig ist, sind bisher keine Produkte verfügbar. Doch wer für die Zukunft gerüstet sein will, sollte sich schon jetzt mit dem Thema befassen.

 

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