Laser gegen Biofouling: Ökofreundliche Unterwasser-Reinigung von Schiffsrümpfen

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.