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Basic study for the assessment of pathological effects of antifouling paints in snails from the German North Sea cost

Forschung auf Fino 3, Forschungs- und Technologieprojekte auf der FINO 3 - Forschungsplattform zur Weiterentwicklung der Offshore - Windenergienutzung (FINO 3) - Teilvorhaben: Entwicklung und Erprobung neuartiger Antibewuchsschichten für optische Unterwasser-Überwachungssysteme

Die rechtlichen Anforderungen an die Sicherheit von im Meer stehenden Bauwerken wie Bohrinseln, Öl- und Gasförderplattformen, Windenergieanlagen, Pipelines oder feststehenden Seezeichen unterscheiden sich von denen, die an Bauwerke im Onshore-Bereich gestellt werden. Die Aufsichtsbehörde Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) fordert eine kontinuierliche Bauzustandsüberwachungen von Offshore-Bauwerken zur Schadensfrüherkennung. Diese werden heute mittels Tauchern oder Unterwasserrobotern durchgeführt. Das Ergebnis ist nur eine Momentaufnahme. Eine Überwachung mittels permanent ausgebrachten Kameras würde die besten Ergebnisse liefern und wäre zudem kostengünstig. Eine längerfristige Überwachung durch den Einsatz von permanenten optischen Unterwassersystemen ist zurzeit nicht möglich, da auf den optischen Gläsern sowohl im Süßwasser als auch im Salzwasser nach kürzester Zeit Mikroorganismen wie Bakterien und Mikroalgen haften, gefolgt von größeren Organismen wie Seepocken, Muscheln, usw. Ziel ist es, transparente, freisetzungsfreie Anti-Biofouling-Schichten zu entwickeln und ihre Funktionsfähigkeit auf der FINO3-Plattform zu testen. Der vorgesehene Arbeitsplan umfasst die Vorbereitung und Auswahl der Ausgangsstoffe, die Formulierung und Herstellung der Primerschichten, die Auswahl der Brückenmoleküle und deren Ankopplung an die Primerschichten. Danach erfolgt die Funktionalisierung mit den Anti-Fouling-Polymeren. Die Wirkung der Schichten beruht auf der Verhinderung der Bildung von Biofilmen. Die Herstellung der Schichten erfolgt aus der Lösung und ist daher aufskalierbar. Die Charakterisierungsarbeiten umfassen die Struktur, die Oberflächenchemie und optischen Eigenschaften der Schichten. Ihre Funktionsfähigkeit wird zunächst im Labor geprüft und für bewährte Schichten auf der FINO3.

Foulprotect - Bewuchsschutz und Vermeidung von Biokorrosion in der Maritimen Technik, Vorhaben: Bewertung der Effektivität von Antifouling-Beschichtungssystemen zur Vermeidung von mikrobiellem Bewuchs und Biokorrosion

Das vorgestellte Teilvorhaben folgt den Anliegen des übergeordneten Verbundprojektes FoulProtect. Das übergreifende Ziel ist die Entwicklung von neuartigen Beschichtungssystemen und Reinigungsverfahren, die an maritimen Strukturen wie Schiffskörper und stationäre Offshore-Anlagen unter Einhaltung der geltenden Umweltrichtlinien einen langlebigen Schutz vor Fouling (Mikro- und Makrobewuchs) und Biokorrosion gewährleisten können. Im Rahmen des hier beantragten Teilvorhabens sollen die unter natürlichen oder im Labor nachgestellten Testbedingungen zur Anwendung gekommenen Beschichtungs- oder Reinigungskonzepte hinsichtlich der Anforderung, Mirkrobewuchs nachhaltig zu verhindern, mit mikrobiologischen Methoden validiert werden.

Korrosionsschutz mit Blatt 87 - Untersuchungen zu Zwischenhaftungs- und Farbproblemen

Im Stahlhochbau werden Korrosionsschutzbeschichtungen überwiegend nach dem sog. Blatt 87 (ZTV-ING) eingesetzt. Dabei wird die Beschichtung werksseitig meist bis zur Zwischenbeschichtung aufgebracht. Daran schließen sich übliche Zwischenstandzeiten von 6 bis 18 Monaten unter den Nutzungsbedingungen des Verkehrs an. Beim späteren Aufbringen der farbgebenden Deckbeschichtung (DB) kann es zu Haftungsproblemen kommen (1). Zur gegenwärtigen und zukünftigen Programmgestaltung ist Folgendes vorgesehen: - 2008: Versuchsplatten (Untersuchungen der DB, BAST & BAW) werden nochmals hinsichtlich der Haftfestigkeiten untersucht. - 2008: Alterungs- u. Eluationsversuche im Chemielabor der BAW zwecks Analyse der eluierbaren Abbauprodukte. - 2008: Brücke Nr. 447 (WNA Helmstedt) wird hinsichtlich einer Variante von Blatt 87 betreut. - 2009: Für das 'Versuchsobjekt' Haus-Kannener-Brücke ist eine intensive Betreuung, beginnend mit der Ausschreibung von Prüfflächen, Bauausführung und fortführend mit der Prüfplattenüberwachung, vorgesehen. Die Farbabstandsmessungen bei BAW werden fortgeführt. Die Resultate der Korrosionsschutztests an alten Prüfplatten werden zusammengestellt.

Gesteuertes Antifoulingschichtsystem aus Nanokompositen für die Schifffahrt - GANaS, Teilvorhaben: Optimierung und hydrobiologische Bewertung eines Antifoulingschichtsystems aus Nanokompositen für die Schifffahrt

Ziel: Entwicklung elektrisch leitende Nanokompositlacke mit bewuchshemmenden Stoffen. Untersuchungen: Exposition von Aufwuchsträgern mit unterschiedlichen Anstrichstoffen in Süß- und Meerwasser, Erfassung der Entwicklung von Biofilmen und des Bewuchses mit größeren Organismen, hydrobiologische Charakterisierung der Biofilme mittels Laser-Scanning-Mikroskop.

Teilprojekt 2: Evaluation und Herstellung von antimikrobiellen Peptiden sowie Verknüpfung mit Linkern und Nanopartikeln, Entwicklung modellhafter Schiffbeschichtungen und Probenkörper^Bio-inspiriertes Antifouling^Teilprojekt 1: Identifikation und Analyse biologischer Vorbilder, Verbundkoordination^Teilprojekt 3: Identifizierung relevanter Einsatzgebiete im Bereich Raumfahrt sowie auf der Erde, Umweltgefährdungsabschätzung der entwickelten Antifoulingmaterialien, Teilprojekt 4: systematische Untersuchungen der Antifoulingwirksamkeit verschieden ausgestatteter Kieselsäurepartikel

Die Oberflächenbesiedlung durch Organismen (Fouling) stellt in vielerlei Hinsicht erhebliche Probleme dar (z.B. für Bootsrümpfe, Leitungssysteme). Eine ökoverträgliche Schutzbehandlung würde in einem sehr weiten Anwendungskontext erheblichen ökologischen und ökonomischen Nutzen sowie ein erhebliches Nachhaltigkeitspotenzial bedeuten. Das beantragte bionische Forschungsvorhaben umfasst die Analyse biologischer Anti-Bewuchs-Strategien unterschiedlicher Wirkgefüge, deren chemisch-physikalische Nachbildung, die Überprüfung der Wirksamkeit der bioinspirierten Verfahren sowie die großtechnische Herstellung und Überprüfung einer adäquaten Oberflächenbehandlung in technischen Anwendungen. Die projektbezogenen Tätigkeiten der Evonik Degussa GmbH gliedern sich in vier Arbeitspakete: AP DG-1=Herstellung von definiert mikrorauhen Oberflächen, AP DG-2=Großtechnische bionische Herstellung von bewuchshemmenden Oberflächen, AP DG-3=Chemisch induzierte Bewuchshemmungsmechanismen, AP DG-4=Herstellung einer Antifouling-Beschichtung für marine Anwendungen. Die im Rahmen des Projektes erzielten Ergebnisse sollen in Form von Schutzrechten gesichert und genutzt werden.

Ideen-Wettbewerb Bionik: Antifouling nach biologischem Vorbild

Steuerbares elektrochemisches Bewuchsschutzsystem auf der Basis von pH-Aenderungen

Nach gegenwärtigem Stand der Technik erfolgt die aus wirtschaftlichen und ökologischen Gründen unverzichtbare Verhinderung von Bewuchs an Schiffen durch organozinn- bzw. kupferhaltige Unterwasseranstriche (Antifoulings). Von den Schwermetallen, auf denen das Wirkprinzip beruht, gehen erhebliche Gefahren für das marine Ökosystem aus. Im Rahmen des Projekts soll eine neue umweltverträgliche Bewuchsschutzstrategie, die in kleinem Maßstab bereits erprobt wurde, zur Praxisreife geführt werden. Das Wirkprinzip besteht hier in einer diskontinuierlichen, strominduzierten pH-Änderung auf der zu schützenden Oberfläche. Die Projektbearbeitung teilt sich in 2 Phasen. Innerhalb der ersten 18 Monate wurden auf einem 4 x 8 m langen Ponton mit einer Unterwasserfläche von ca. 28 m2 verschiedene Probebeschichtungen (5 Grund-varianten) aufgetragen und über den Zeitraum eines Jahres in ihrer Funktionsweise beobachtet, messtechnisch begleitet (pH-Änderung, Bewuchsschutzwirkung, Dauerhaftigkeit) und dokumentiert. Diese 1. Phase schloss die Konstruktion und den Bau einer elektrischen Ansteuerungsanlage, Vorversuche zur Optimierung der leitfähigen Polymerschicht und zahlreiche Versuche zum Auftragen dünner Titanschichten auf Epoxidharz (Grundierung am Schiff) ein. Die Funktionsweise der Teilflächen konnte anhand von kontinuierlichen rechnergestützten Aufzeichnungen der Strom- und Spannungswerte über den gesamten Zeitraum verfolgt werden, die Einschätzung des Bewuchses auf den Probeflächen und des farbtechnischen Zustandes der Oberflächen erfolgte in monatlichen Abständen durch einen Taucher und nach Herausnahme des Pontons. Zur Einschätzung einer eventuell vom Betrieb der Anlage ausgehenden Scheuchwirkung durch das elektrische Feld wurde zum einen das Verhalten vorbeischwimmender oder in der Nähe siedelnder Organismen (Schwebegarnelen, Quallen, Asseln, Fische), zum anderen das von in einem kleinen Gehege zwischen den Elektroden (Fläche/Gegenelektrode) positionierten Tobiasfischen bei Einschaltung des Stroms beobachtet.

Erprobung biozidfreier Antibewuchsmittel fuer die Handelsschifffahrt

Bewuchsverhinderung an meerestechnischen Objekten durch biogene Antifoulinganstriche

Das weltweit vorwiegend praktizierte Verfahren zur Bewuchsverhinderung an meerestechnischen Objekten besteht in einer Beschichtung mit hochgiftigen, vor allem Organo-Zinn-, Kupfer- und Organo-Stickstoff-Verbindungen enthaltenden, Antifoulingfarben. Das Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung und Erprobung biogener, nicht toxischer bzw. geringfügig toxischer Antifoulinganstriche. Die Substitution der giftigen Antifoulants durch bewuchshemmende Wirkstoffe, isoliert aus benthischen Blaualgen, und deren Einbettung in giftfreie Farbanstriche ist von entscheidender Bedeutung für die Entlastung der Umwelt. Somit stellt dieses Forschungsvorhaben eine echte Alternative zur herkömmlichen Antifoulingpraxis dar. In diesem Projekt wurden biogene Antifoulinganstriche für meerestechnische Objekte entwickelt und in Labor- und Freilandexperimenten erprobt. Zur Herstellung dieser biogenen Antifoulinganstriche wurden bewuchshemmende Wirkstoffe aus Blaualgen isoliert und in verschiedene umweltverträgliche Farb-Matrices eingebettet. Die keimarme Kultivierung der wirkstoffproduzierenden Blaualge Scytonema hofmanni sowie die Isolierung großer Mengen an Rohextrakten war für alle Antifoulingtests im Labormaß-stab und im Freiland notwendig. Der bewuchshemmende Wirkstoff Cyanobacterin wurde mittels HPLC-Analytik bestimmt. Während der gesamten Laufzeit des Projektes wurden biologische Testverfahren zur umweltschonenden Antifoulingwirkung der isolierten bewuchshemmenden Substanzen im Vergleich zu den herkömmlichen Bioziden im Labormaßstab durchgeführt (Adhäsions- und Toxizitätstests sowie Untersuchungen zur biologischen Abbaubarkeit von Antifoulingwirkstoffen und des Auswascheffektes von Bioziden aus den verwendeten Farb-Matrices mittels HPLC-Analytik). Diese Testverfahren wurden an verschiedenen Modellbewuchsorganismen (Bakterien, Kieselalgen, Seepocken) vorgenommen und bis zum Ende der Projektbearbeitung fortgeführt. Im letzten Jahr der Projektbearbeitung wurden Freilandexperimente zur Bewuchsverhinderung mittels neuentwickelter biogener Antifoulinganstriche im Vergleich zu den herkömmlichen Antifoulinganstrichen an ausgewählten stationären Testplatten durchgeführt. Weiterhin erfolgte die Erprobung der neuentwickelten biogenen Antifoulinganstriche im Vergleich zu denkommerziellen Antifoulinganstrichen an mobilen Testflächen der Barkasse 'Wittow'. Dabei wurde der Bedeckungsgrad der Bewuchsgruppen ermittelt und fotografisch dokumentiert, das Trockengewicht des Bewuchses bestimmt und der Aufwuchs taxonomisch bearbeitet.

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