Natur-inspiriertes Gleitmittel für Schiffe - wissenschaft.de
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Natur-inspiriertes Gleitmittel für Schiffe

Schwimmfarne hüllen sich unter Wasser in eine Luftschicht, die sie wochenlang festhalten können. (Bild: Prof. Dr. Wilhelm Barthlott/Uni Bonn)

In einem schlüpfrigen HighTech-Material nach dem Vorbild von Schwimmpflanzen steckt enormes Potenzial für den Klimaschutz, berichten Forscher: Als Beschichtung von Schiffsrümpfen könnte es den Kraftstoffverbrauch und Kohlendioxid-Ausstoß im Schiffsverkehr stark senken, geht aus Berechnungen hervor.

Gigantische Massen von Kohlendioxid und anderen Abgasen quellen aus den Schornsteinen – der weltweite Schiffsverkehr trägt erheblich zur Klimaerwärmung und Luftverschmutzung bei. Der Hauptgrund für den enormen Treibstoffbedarf sind die großen Reibungskräfte zwischen Rumpf und Wasser, die Schiffe permanent abbremsen. Je nach Schiffstyp ist dieser Faktor für bis zu 90 Prozent des Energieverbrauchs verantwortlich. Schon lange tüfteln Techniker deshalb an Konzepten, um die Wasserreibung von Schiffskörpern zu reduzieren.

Ein wasserscheuer Farn wird zum Vorbild

Bei einem besonders vielversprechenden Verfahren soll eine Art Teppich aus winzigen Bläschen auf der Außenhaut von Schiffsrümpfen die Reibung verringern. Ermöglichen sollen dies bioinspirierte HighTech-Beschichtungen, die Luft dauerhaft festhalten können. Die entsprechenden Materialien sind Strukturen von Schwimmfarnen wie Salvinia molesta nachempfunden. Diese Pflanzen besitzen auf der Blattoberfläche winzige schneebesenartige Härchen. Bei Kontakt mit Wasser hüllen diese Strukturen den Farn in ein hauchdünnes Kleid aus Luftbläschen. Es verhindert, dass das Gewächs direkt mit Wasser in Kontakt kommt. In der Fachsprache wird dieses Merkmal als „superhydrophob“ bezeichnet.

In den letzten Jahren ist es Wissenschaftlern gelungen, dieses Naturpatent in HighTech-Beschichtungen umzusetzen, die Luft dauerhaft festhalten können. Für den Praxiseinsatz ist die Technologie zwar noch nicht ausgereift, doch schon bald könnte sich das ändern, sagen die Forscher um Matthias Mail von der Universität Bonn. Ihnen zufolge zeichnet sich mittelfristig ein Spritsparpotenzial von mindestens fünf oder sogar 20 Prozent ab. Außerdem könnte die Beschichtung den Bewuchs von Seepocken und anderen Meeresorganismen verhindern, die ebenfalls zum Bremseffekt beitragen.

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Schlüpfrige Schiffsrümpfe sparen Sprit

Auf der Basis dieser Prognosen haben die Forscher nun errechnet, welchen Einsparungseffekt der weltweite Einsatz des Materials im Schiffsverkehr mit sich bringen könnte. Durch die verringerte Reibung würde demnach der Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid weltweit um maximal 130 Millionen Tonnen im Jahr zurückgehen. Rechnet man den verringerten Bewuchs mit Seepocken und anderen Wasserlebewesen ein, könnte die Einsparung sogar knapp 300 Millionen Tonnen erreichen. Das entspricht fast einem Prozent der weltweiten CO2-Emissionen.

Entsprechend groß seien natürlich auch die Einsparmöglichkeiten bei den Treibstoffkosten, betonen das Team. „Natürlich sind diese Zahlen optimistisch“, räumt Mail ein. „Sie zeigen aber, wie viel Potenzial in dieser Technologie steckt“, resümiert der Wissenschaftler.

Quelle: Universität Bonn, Philosophical Transactions of the Royal Society A, doi: 10.1098/rsta.2018.0263

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