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BIONIK-INNOVATIONS-CENTRUM B-I-C – Abgeschlossene Forschungsprojekte

»Bio-Inspiriertes Antifouling«

Kurzdarstellung des Projektes

Biofouling, die Besiedlung von Oberflächen durch unterschiedlichste Organismen (Tiere, Pflanzen, Pilze und Bakterien) gehört mit zu den markantesten Phänomenen in der Natur. Im technischen Kontext ist jedoch eine Bewuchsvermeidung aus den verschiedenartigen Gründen essentiell. Die Motivation, Organismen fernzuhalten, ergibt sich nicht zuletzt durch deren negative Beeinflussung der Oberflächen- und Werkstoffeigenschaften. Durch die Interaktion mit Organismen, vor allem durch mikrobielle Aktivitäten, können erhebliche Schädigungen auftreten.

Insbesondere die Eigenschaft von Biofilmen, Wasser zu
binden, Stoffwechselprodukte (z.B. organische und anorganische Säuren, Chelat- und Komplexbildner) zu erzeugen und
eventuell auch Bestandteile ihrer Unterlage als Nährstoff zu verwenden, führt zu starken Beeinträchtigungen an Kunststoffen, mineralischen Baumaterialien und Metallen (Bild 1).

Nicht selten führen so Mikroorganismen durch den Abbau von Polymerbestandteilen und Additiven (z.B. Weichmachern, Stabilisatoren) zur Alterung und Versprödung von Kunststoffen.

Bild 1: Pilzbefallene Leiterplatte auf der Raumstation MIR. (Quelle: http://www.space.com).



Darüber hinaus verursacht Biofouling im Makrobereich nicht minder beträchtliche Auswirkungen. Hier wirkt sich die Besiedlung insbesondere auf die Strömungseigenschaften bei um- oder durchströmten Objekten aus (Bild 2).

Der Aufwuchs erhöht den Rauhigkeitskoeffizienten einer Oberfläche immens, wodurch der Reibungsverlust stark ansteigt. Im Bereich der Schifffahrt korreliert die Erhöhung des Reibungsverlustes direkt mit der Erhöhung des Treibstoffbedarfs, was sowohl markante ökonomische also auch ökologischen Effekte nach sich zieht. Entsprechend ist das Interesse an bewuchsreduzierenden Oberflächenbehandlungen innerhalb eines breiten Einsatzspektrums enorm.

 

Bild 2: Seepockenbewuchs auf einem Schraubenkörper nach sieben-wöchiger Exposition im Meerwasser (Quelle: B-I-C) .

Projektziele

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung innovativer Funktionsoberflächen als umweltverträgliche Alternative zu den aktuell verwendeten toxidhaltigen Verfahren zur Verminderung von organischem Bewuchs. Anvisiert sind neben der Entwicklung von Funktionsoberflächen für Unterwasserobjekte, wie z.B. Schiffsrümpfe, Hafenanlagen etc., ebenso Modifikationen der inneren Oberflächen von abgeschlossenen Systemen und Habitaten.

Erklärte Vorgabe des vorliegenden Projektes ist, dass sich das zu entwickelnde Antifouling-Produkt, ungeachtet des jeweiligen Anwendungsbereiches, durch eine höhere Umweltverträglichkeit auszeichnet als die aktuellen Verfahren.

Projektleitung und Projektmitarbeiter
Prof. Dr. Antonia B. Kesel (Leitung), Antje Clasen, Katrin Mühlenbruch, Stefanie Wuttke

Kooperationspartner
    - Fraunhofer Gesellschaft IFAM, Bremen
    - OHB System AG, Bremen
    - EVONIK Degussa GmbH, Hanau

Veröffentlichungen

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