Biofouling bezeichnet den Bewuchs durch Algen, Muscheln und anderen Meeresorganismen am Rumpf eines Schiffes. Der Bewuchs erhöht den Strömungswiderstand des Schiffs – und sorgen dadurch für mehr Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß. Eine mechanische Reinigung des Bewuchses kann die Rumpfbeschichtung schädigen. Außerdem muss dabei der Bewuchs abgesaugt werden, wenn keine Organismen oder auch Teile der Schiffsbeschichtung ins Wasser gelangen sollen. Wissenschaftler:innen des LZH haben zusammen mit der Laserline GmbH und dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM nun eine umweltschonende und effiziente Lösung für das Problem Biofouling entwickelt.
Ökofreundliche Reinigung mit dem Laser unter Wasser
Mit Laserstrahlung lässt sich der marine Bewuchs unter Wasser letal schädigen, ohne dabei die darunterliegende Beschichtung des Schiffsrumpfs zu beschädigen. Die LZH-Wissenschaftler:innen haben dazu einen Prozess entwickelt, bei dem die Zellen des Bewuchses durch Laserstrahlung so geschädigt werden, dass der Bewuchs abstirbt und dann nach einiger Zeit einfach von der Wasserströmung weggespült wird.
Ihre Untersuchungen haben die Forscher:innen im Südhafen der Insel Helgoland durchgeführt. Dort haben sie Bewuchsproben mit dem Laser bestrahlt, danach wieder in die Nordsee ausgelagert und nach zwei bis vier Wochen kontrolliert. „Wir konnten einen deutlichen, zeitversetzten Reinigungseffekt erzielen“, sagt der Unterwassertechnik-Experte Dr.-Ing. Benjamin Emde vom LZH. „Bei simulierter Strömung, wie sie in echt bei einem fahrenden Schiff dazukäme, wird der Reinigungseffekt noch verstärkt.“
Emissionen verringern und Artenverschleppung vermeiden
Biofouling ist nicht nur aus Gründen des Kraftstoffverbrauches sowie des Emissionsausstoßes ein Problem. Der Bewuchs kann zur Einschleppung und Verbreitung nicht-heimischer Arten in fremden Ökosystemen führen. „Artenverschleppung ist eine große Gefahr von Biofouling“, sagt Emde. Wenn ein Schiff durch den Rumpfbewuchs fremde Organismen in ein Ökosystem einführt, kann das ein Ökosystem empfindlich stören. Dies führt in der Praxis dazu, dass Schiffen das Anlegen in fremden Häfen untersagt wird, wie es etwa bei Kreuzfahrtschiffen kürzlich wieder passiert ist. Auch hier ist die Reinigung mit dem Laser eine gute Alternative zu mechanischen Verfahren: Weil die eingeschleppte Biomasse bei der Laserreinigung letal geschädigt wird, ist sie danach nicht mehr gefährlich für fremde Ökosysteme.
Über FoulLas
Das Projekt „Fouling-Entfernung von maritimen Oberflächen mittels Laserstrahlung unter Wasser - FoulLas“ wurde von der Laserline GmbH, dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM und dem Laser Zentrum Hannover e.V. durchgeführt. Das Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) unter dem Förderkennzeichen 03SX489 durch den Projektträger Jülich gefördert.
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Digitalisierung geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen fast 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.
Das LZH bietet mit seinen Anwendungen der smarten Photonik Lösungen zu gegenwärtigen und zukünftigen Herausforderungen. Dabei arbeiten Naturwissenschaftler:innen und Ingenieur:innen interdisziplinär zusammen entlang der Prozesskette: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme oder für Quantentechnologien bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizin- und Agrartechnik oder für den Leichtbau im Automobilsektor. 18 erfolgreiche Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie – und nutzt Licht für Innovation.