La navigazione del futuro: rivestimenti antivegetativi biodegradabili per mari puliti
L'interdisciplinarità come chiave per l'innovazione sostenibile dei materiali
Sono richiesti rivestimenti antivegetativi più sostenibili per le navi. Queste soluzioni innovative dovrebbero fare a meno dei biocidi e resistere alle sfide dell'uso marittimo. Nell'ambito del progetto "BioSHIP", finanziato dal Ministero Federale Tedesco per gli Affari Economici e l'Azione per il Clima (BMWK) nell'ambito del "Programma di Ricerca Marittima", l'industria e la scienza stanno lavorando insieme per sviluppare tali rivestimenti ecologici. I rivestimenti biodegradabili e autolucidanti non solo dovrebbero offrire la stessa funzionalità dei prodotti convenzionali, ma anche ridurre al minimo il rilascio di metalli pesanti tossici e microplastiche in mare: un passo importante verso una navigazione ecologica.
Pala del timone rivestita: Nonostante il rivestimento protettivo, si formano dei cirripedi, i cui gusci calcarei aumentano la resistenza all'attrito, aumentano il consumo di carburante e possono compromettere il funzionamento del timone.
© Fraunhofer IFAM
Con oltre 30.000 metri quadrati, la superficie dello scafo di una nave portacontainer di medie dimensioni può raggiungere dimensioni impressionanti. Queste aree estese forniscono un habitat ideale per una varietà di organismi sessili come alghe, cirripedi e cozze. Tuttavia, questa colonizzazione causa notevoli problemi al trasporto marittimo. La crescita, nota anche come biofouling, aumenta la resistenza al flusso e comporta un maggiore consumo di carburante. Questo non solo comporta un aumento dei costi, ma contribuisce anche a un incremento delle emissioni di anidride carbonica. C'è anche il rischio che le specie introdotte possano mettere in pericolo la stabilità degli ecosistemi marini. Per combattere il biofouling si utilizzano generalmente rivestimenti antivegetativi contenenti biocidi, sostanze altamente efficaci ma spesso scarsamente degradabili che hanno effetti indesiderati sulla qualità dell'acqua e sugli organismi acquatici. Per questo motivo, negli ultimi decenni sono stati adottati numerosi approcci diversi per sviluppare rivestimenti navali più ecologici. Tuttavia, molti sistemi di rivestimento autolucidanti si basano su sali di metalli pesanti problematici che finiscono nei corpi idrici e nei sedimenti.
Dai rivestimenti contenenti biocidi a un'alternativa ecologica
I rivestimenti biocidi dominano attualmente il mercato. Grazie al rilascio mirato di metalli pesanti, sono particolarmente efficaci contro il biofouling e rappresentano circa l'80% delle applicazioni utilizzate a livello mondiale. I rivestimenti autolucidanti più comunemente utilizzati contengono anche speciali polimeri che si rompono a contatto con l'acqua e quindi creano sempre una superficie liscia, che rende più difficile la colonizzazione. L'obiettivo del progetto "BioSHIP" è sviluppare un rivestimento navale biodegradabile e autolucidante che richieda livelli significativamente inferiori di metalli pesanti tossici e riduca al minimo l'inquinamento ambientale. Un approccio promettente per i rivestimenti biodegradabili e autolucidanti consiste nel controllo mirato del tasso di degradazione, al fine di garantire un effetto antivegetativo di lunga durata. Il progetto si concentra su formulazioni più sostenibili, tra cui l'uso di polimeri a base biologica come il polilattide (PLA) o derivati del chitosano, che si degradano in modo controllato in condizioni marine senza lasciare residui nocivi. L'equilibrio tra durata e biodegradabilità può essere ulteriormente ottimizzato attraverso la sintesi mirata di additivi funzionalizzati.
L'interdisciplinarità come chiave per l'innovazione dei materiali sostenibili
Il progetto combina le competenze di diverse discipline per garantire uno sviluppo mirato. Lo sviluppo dei materiali si concentra su polimeri biodegradabili e componenti di rivestimento innovativi che soddisfano i requisiti di durata, protezione dalle incrostazioni e compatibilità ambientale. Allo stesso tempo, i rivestimenti vengono testati in condizioni marine reali, comprese diverse regioni geografiche, per garantire un'ampia applicabilità. Inoltre, i partner del progetto stanno conducendo studi ecotossicologici per garantire che i materiali sviluppati non abbiano effetti nocivi sugli organismi.
Grazie alla stretta collaborazione tra scienza e industria, il progetto dimostra come le innovazioni tecnologiche possano contribuire ad affrontare le sfide globali. I risultati di "BioSHIP" potrebbero non solo dare un contributo prezioso all'industria marittima, ma anche dare impulso ad altri settori che si affidano a soluzioni materiali sostenibili. Soprattutto nelle regioni con normative ambientali severe, come l'Europa, l'Australia, la Nuova Zelanda o alcune parti degli Stati Uniti, la tecnologia potrebbe stabilire nuovi standard e guidare in modo decisivo la transizione verso una navigazione più sostenibile.
Partner del progetto
- Momentive Performance Materials GmbH (coordinatore)
- Dr. Brill + Partner GmbH (Istituto per le antivegetative e la biocorrosione, Norderney)
- Istituto Fraunhofer per la tecnologia di produzione e i materiali avanzati IFAM
- Hydrotox GmbH
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