24/01/2019
Door Ad Spijkers
Als men scheepsrompen met speciale high tech materialen zou coaten, zou dat een procent minder CO2-emissie leiden. Tot deze conclusie komen wetenschappers van de universiteiten van Bonn, St. Augustin en Rostock in een recent onderzoek.
Met dergelijke coatings zouden de schepen door een geringe wrijving tot 20% brandstof besparen. Rekent men de zogeheten antifouling-effecten mee, dus een verminderde biologische aangroei op de romp, dan is zelfs een eens zo grote reductie mogelijk.
Schepen behoren wereldwijd tot de grootste verbruikers van brandstof. Samen verbranden ze naar schatting 250 miljoen ton per jaar en sturen daarbij ongeveer een miljard ton kooldioxide de lucht in – evenveel als heel Duitsland in dezelfde periode. De belangrijkste oorzaak daarvan is de grote wrijvingskracht tussen romp en water. Afhankelijk van het scheepstype veroorzaken ze tot 90% van het energieverbruik. Daarmee zijn ze ook een grote economische factor: het brandstofverbruik zorgt voor de helft van de transportkosten.
De wrijving kan door technische maatregelen aanzienlijk worden teruggebracht. Zo worden bijvoorbeeld bij de zogeheten microbubbeltechniek actief luchtbellen onder de romp gepompt. Het schip vaart dan door een tapijt van luchtbellen, wat de wrijving vermindert. Maar het opwekken van de luchtbellen (compressoren!) verbruikt zoveel energie dat het netto besparingseffect gering is.
Coatings houden lucht vast
Nieuwe high-tech coatings beloven mogelijk uitkomst te bieden Ze zijn in staat om lucht langdurig vast te houden. De technologie is nog niet zo ver voor toepassing in de praktijk, maar de onderzoekers voorspellen op middellange termijn een brandstofbesparingspotentieel van minstens 5% maar waarschijnlijker van 20%.
Rekent men de verminderde aangroei van zeepokken en andere in het water levende organismen mee, die enorme extra wrijvingverliezen veroorzaken, dan stijgt de emissie tot een kleine 300 miljoen toen. Dat komt overeen met bijna 1% van de wereldwijde CO2-emissie. Deze getallen zijn optimistisch, maar ze tonen aan hoeveel potentieel de technologie heeft.
Hydrofobe watervaren
De high-tech lagen die zijn geïnspireerd door de natuur, zoals de Salvinia molesta (foto), een kleine drijvende aquatische varen. Deze is extreem hydrofoob: dompelt men hem onder en trekt men hem er weer uit, dan stroomt de vloeistof direct van hem af en is hij daarna volledig droog. Eigenlijk was de varen nooit nat, want onder water vormt zich een flinterdun kleed van lucht rond de plant. Dit verhindert dat de plant in contact komt met vloeistof, zelfs na een duik van enkele weken.
De Salvinia heeft aan het oppervlak van zijn bladeren minuscule haartjes. Aan de voet zijn ze waterafstotend, aan hun uiteinde hydrofiel. Met de haarpunten leggen de drijvende varens een laag water om zich heen. Zijn luchtige kleed ligt daaronder waardoor hij niet gemakkelijk kan ontsnappen. Misschien maakt dit principe binnenkort in een heel andere samenhang furore: als potentieel glijmiddel voor olietankers.
(foto: Prof. Dr. Wilhelm Barthlott/Uni Bonn)