Zwiększanie ekologiczności i efektywności paliwowej statków dzięki zastosowaniu warstwy powietrza

Transport morski jest podstawą światowego handlu. Szkodzi jednak środowisku, co roku uwalniając do atmosfery około 940 milionów ton CO2. Czynnikiem, który przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych w sektorze transportu morskiego, jest zjawisko biofoulingu, czyli osadzania się mikroorganizmów, glonów, roślin lub małych zwierząt morskich na zanurzonej części kadłuba statku.

Po osadzeniu się na kadłubie zwiększają one jego opór, co może prowadzić do utraty prędkości statku lub zwiększenia zużycia paliwa (a tym samym wyższych emisji) potrzebnego do utrzymania tej prędkości. Warstwa takich zanieczyszczeń biologicznych o grubości zaledwie 0,5 mm, pokrywająca tylko połowę kadłuba, może spowodować wzrost emisji nawet o 25 %, przy czym w cięższych warunkach, takich jak obecność cienkiej warstwy złożonej z wąsonogów lub rurkoczułkowców, wartość ta może wzrosnąć do 55 %. Istnieje wiele różnych strategii ograniczania zjawiska biofoulingu lub stawianego oporu, jednak potencjalnie przełomowe rozwiązanie, opracowane w ramach finansowanego ze środków UE projektu AIRCOAT, pomaga w obu tych problemach.

Zespół projektu AIRCOAT opracował nową folię, która tworzy pasywną warstwę powietrza na kadłubach statków, co zwiększa ich efektywność paliwową i ekologiczność. Technologia pasywnego smarowania powietrzem polega na pokryciu kadłuba statku cienką i trwałą warstwą powietrza, gdy jest on zanurzony w wodzie. Zmniejsza to opór statku i powinno również ograniczyć zjawisko biofoulingu, ponieważ organizmy raczej nie osadzają się na warstwach powietrza. Ponadto ta metoda nie wykorzystuje do ograniczenia zjawiska biofoulingu toksycznych substancji, więc do wody nie trafiają żadne szkodliwe substancje chemiczne.Inspiracją dla rozwiązania AIRCOAT była swobodnie unosząca się na wodzie paproć wodna (Salvinia molesta), która pod wodą tworzy na swojej powierzchni stałą warstwę powietrza. „Zrozumienie mechanizmu, dzięki któremu roślina utrzymuje pod wodą warstwę powietrza, i wyprodukowanie w naszym laboratorium pierwszych sztucznych próbek pozwalających na odtworzenie tego efektu – które, nawiasem mówiąc, zachowują warstwę powietrza nawet po latach spędzonych pod wodą – było niesamowitym doświadczeniem”, zauważa prof. Thomas Schimmel z Instytutu Technologicznego w niemieckim Karlsruhe, będącego partnerem projektu AIRCOAT, w komunikacie prasowym zamieszczonym na stronie internetowej „Hellenic Shipping News”.

Zespół projektu AIRCOAT przedstawił ostateczne wyniki swoich 4-letnich badań na targach technologii oceanicznych Oceanology International, które odbyły się w Londynie w marcu 2022 roku. Johannes Oeffner, koordynator projektu AIRCOAT z Centrum Fraunhofera ds. Logistyki i Usług Morskich w Niemczech, opisuje osiągnięcia zespołu w komunikacie prasowym w następujący sposób: „Stworzyliśmy linie produkcyjne i ośrodki testowe, wyprodukowaliśmy kilometry folii, pokryliśmy nią statek badawczy i umieściliśmy na próbę jej fragment na kadłubie kontenerowca, przeprowadziliśmy dużą liczbę obliczeń i symulacji oraz spędziliśmy wiele godzin na eksperymentach dotyczących hydrodynamiki i zjawiska biofoulingu”. W dwóch eksperymentach przeprowadzonych w rzeczywistym środowisku morskim w celu uzyskania wiedzy na temat produkcji i nakładania powierzchni zatrzymujących powietrze wykorzystano mały statek badawczy na Malcie i kontenerowiec w Rumunii.

Zespół projektu AIRCOAT (Air Induced friction Reducing ship COATing) opublikował również wytyczne polityczne, w których podkreślono potrzebę wprowadzenia środków zmniejszających opór statków w celu obniżenia emisji z żeglugi morskiej oraz potrzebę wprowadzenia cykli finansowania uwzględniających rzeczywiste warunki testowania ekologicznych technologii inspirowanych naturą. Projekt zakończył się w kwietniu 2022 r.

Więcej informacji:

strona projektu AIRCOAT