Fouling (Schiffbau)

Durch Fouling beschleunigte Korrosion

Allgemein ist Fouling die unerwünschte Anlagerung von Feststoffen an starren Grenzflächen. Im Schiffbau wird als Fouling oder auch Anwuchs die Besiedelung von Schiffsrümpfen oder anderen, in Wasser eingetauchten, Strukturen durch sessile Organismen bezeichnet. Zu diesen Organismen gehören vor allem Muscheln wie die Miesmuschel sowie Vertreter der Rankenfußkrebse wie die Seepocken und die Entenmuscheln.

Wirkung

Die Organismen sind in der Lage, sich selbst an sehr glatten Oberflächen zu halten. Sie können auch durch massive mechanische Belastung nicht gelöst werden. Im Fall der oben erwähnten Krebstiere sorgt dafür eine Fußscheibe, die eine sehr starke Saugwirkung durch den entstehenden Unterdruck an der Fläche induziert. Miesmuscheln halten sich durch einen starken Klebstoff fest, der selbst an Teflon klebt und so einen extrem guten Halt gewährleistet. Die chemische Struktur dieses Stoffes wurde zu Beginn des Jahres 2004 aufgeklärt. Es ist die in der Therapie der Parkinson-Krankheit eingesetzte Aminosäure 3,4-Dihydroxyphenylalanin (Levodopa), die im Klebstoff durch ein Fe³⁺-Ion in einem oktaedrischen Komplex gebunden ist. Auf diese Weise bildet sich ein Netz, das die Byssus-Fäden der Muschel bildet.

Schaden und Gegenmaßnahmen

Im Falle des Foulings an Schiffsrümpfen entsteht ein wirtschaftlicher Schaden für den Besitzer und Nutzer des Schiffes. Durch den Bewuchs nimmt das Schiff an Gewicht zu, und er erhöht zugleich den Strömungswiderstand, was zu langsamerer Fahrt oder höheren Treibstoffkosten führt; außerdem kann der Schiffsrumpf beschädigt werden.

Um dem Fouling entgegenzuwirken, wurden in der jüngeren Vergangenheit vor allem sogenannte Antifouling-Farben verwendet. Sie sollen mit Giftstoffen (primär Schwermetalle, wie z. B. TBT Tributylzinn) gegen die Organismen wirken. Diese Stoffe sind allerdings heute weitgehend verboten und vom Markt genommen worden, da die Giftstoffe auch ins Wasser entweichen, sich im Sediment anreichern und zu erheblicher Schwermetallbelastung der Meere führen würden. So wurden Unterwasseranstriche auf Zinnbasis mit der EU-Verordnung 782/2003 verboten. Ein Verbot für die Verwendung von kupferhaltigen Farben ist vorgesehen. Als Ersatz für TBT werden heute verschiedene andere Biozide verwendet. Die wichtigsten sind Diuron (ein Harnstoffderivat), Irgarol (ein Triazin), Sea-Nine 211 (ein Isothiazolinon) sowie Kupfer- und Zinkpyrithion. Verbunden wird der Einsatz von Bioziden mit SPC-Systemen (Self Polishing Copolymer), die eine konstante Biozidfreisetzung bei einer permanenten Polierrate bewirken.

Neueste Entwicklungen im Bereich der Antifouling-Systeme basieren auf Silicone, den sogenannten Silicon-FRC (Silicone Fouling Release Coatings). Diese Systeme zeichnen sich durch eine extrem glatte Oberfläche, in einem hohen Maße flexible, kälteunempfindliche, nicht erodierende und seewasserbeständige Eigenschaften mit einer hohen Lebensdauer aus. Eine noch recht neue Methode gegen das Fouling vorzugehen kommt aus der Werkstoffforschung. So wurde die Haut von Haien untersucht, da sie im Gegensatz zur Haut von Walen nicht durch Parasiten befallen wird. Es wird versucht mit einer silikonartigen Schiffsfarbe, die beim Aushärten bestimmte kleine Strukturen bildet, dem biologischen Vorbild nachzueifern. Der Vorteil dieser Methode ist, dass keine giftigen Substanzen zum Einsatz kommen.

Geschichte

Besonders schädlich war Fouling bei hölzernen Seeschiffen, wie sie bis ins 20. Jahrhundert benutzt wurden. Auf den Holzplanken lagerte sich besonders viel ab. Man begann im 18. Jahrhundert zum Teil damit, die Schiffe mit Kupferplatten zu bedecken. Dies schützte auch vor dem Schiffsbohrwurm, einer holzfressenden Muschelart.

Lange vergessen war eine Technik der Römer: sie bedeckten ihre Schiffe mit Bleiplatten um das Fouling zu behindern. Blei ist weich genug, um es auf holzigen Untergrund hämmern zu können. Diese Technik wurde zum Beispiel bei den Nemi-Schiffen dokumentiert.

Eine schwere Disziplinarstrafe in der Seefahrt war das Kielholen, bei dem der Betroffene durch die scharfkantigen Fouling-Ablagerungen schwerste Verletzungen mit oft tödlichen Folgeinfektionen erlitt.

Literatur

• Mary J. Sever, Jaime T. Weisser, Jennifer Monahan, Shalini Srinivasan, Jonathan J. Wilker (2004): Metal-Mediated Cross-Linking in the Generation of a Marine-Mussel Adhesive; Angewandte Chemie, Volume 116, 454-456
• Bioadhäsion IFAM (Fraunhofer) (PDF-Datei; 574 kB)
• Antifoulings und Kühlwassersysteme (PDF-Datei; 329 kB)
• U.Schiemann, W.Schuster: Beschichtungen in maritimer Umgebung, Praxis der Naturwissenschaften - Chemie in der Schule, Nr. 6/60, Aulis Verlag 2011

Siehe auch

• Fouling (Kühlwasser)
• Holzschädling
• Holzschädlingsbekämpfung
• Holzschutz