• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Żegluga - przyjazne dla środowiska usuwanie nagromadzenia pąkli?

    04.07.2012. 17:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Potrzeba jedynie kilku miesięcy, aby podwodna część kadłuba została całkowicie pokryta i zarośnięta organizmami takimi, jak pąkle, bakterie i algi, a walka z tym zjawiskiem - nazywanym obrastaniem - to nieustająca bitwa, która wiąże się z olbrzymimi kosztami tak dla środowiska, jak i dla branży.

    Aczkolwiek odkrycie dokonane przez zespół naukowców, finansowany ze środków unijnych, może przełożyć się na przyjaźniejszą dla środowiska metodę walki z problemem.

    Zespół, złożony z ekspertów z Holandii i Niemiec, przeprowadził doświadczenia, które wykazały, że grube blachy stalowe powleczone nanocząstkami pentatlenku wanadu mogą mieć kontakt z wodą morską przez całe tygodnie bez tworzenia się osadów pąkli, bakterii czy glonów. Dla porównania, blachy powleczone zwykłą farbą do malowania statków niemal całkowicie zarosły niepożądanymi materiałami po zanurzeniu w wodzie morskiej na ten sam okres.

    Zważywszy, że te niewielkie nanocząstki pentatlenku wanadu mogą zahamować rozrost pąkli, bakterii i glonów na powierzchniach mających kontakt z wodą, odkrycie, zaprezentowane w czasopiśmie Nature, może pomóc w opracowaniu nowych powłok chroniących przed obrastaniem oraz farb do malowania kadłubów, pław morskich i platform przybrzeżnych.

    Ponadto, prócz większej skuteczności, powłoki na bazie nanocząstek byłyby znacznie mniej szkodliwe dla środowiska niż obecnie stosowane powłoki kadłubów.

    Prace uzyskały dofinansowanie z projektu BIOMINTEC (Biomineralizacja - poznawanie podstawowych mechanizmów do opracowywania nowych strategii w nanobiotechnologii), który został w całości sfinansowany z grantu sieci szkolenia początkowego (ITN) Marie Curie (ITN) na kwotę 2.300.000 EUR.

    Obrastanie to kosztowny problem, gdyż gromadzące się organizmy, takie jak glony, omułki i pąkle zwiększają opór hydrodynamiczny obiektów, a przez to, zużycie paliwa. Zwiększone zużycie paliwa oznacza więcej emisji CO2 oraz wyższe koszty dla firm żeglugowych.

    Chociaż można częściowo przeciwdziałać temu zjawisku za pomocą farb zapobiegających obrastaniu, tradycyjne biocydy są mniej skuteczne i mają niepożądany wpływ na środowisko. Ponadto mikroorganizmy są w stanie uodpornić się na nie.

    Dochodząc do odkrycia naukowcy czerpali inspirację z jednego z mechanizmów obronnych przyrody. Otóż niektóre enzymy występujące w krasnorostach i zielenicach wytwarzają fluorowce, które są syntetyzowane przez glony do ochrony przed atakami drobnoustrojów i drapieżników.

    Mając to na uwadze, zespół postanowił je naśladować, stosując nanocząstki pentatlenku wanadu.

    Pentatlenek wanadu działa jak katalizator, aby nadtlenek wodoru i bromek łączyły się, by powstały niewielkie ilości kwasu podbromawego, który jest wysoce toksyczny dla wielu mikroorganizmów i ma silne działanie przeciwbakteryjne. Wymagane substraty reakcji są obecne w wodzie morskiej, która zawiera jony bromku, podczas gdy niewielkie ilości nadtlenku wodoru powstają na skutek działania światła słonecznego.

    W toku badań wykorzystano również spektrometr masowy z jonizacją w plazmie indukcyjnie sprzężonej o wysokiej czułości (ICP-MS) w celu ustalenia stężenia wanadu w różnych próbkach wody morskiej, w której powleczony materiał zanurzany był na różne okresy. Wyniki pokazały, że odczyty nieco przekraczały normalne, średnie stężenie wanadu w wodzie morskiej. To oznacza, że jedynie bardzo niewielkie ilości wanadu migrują z powłoki do wody morskiej, bez negatywnego oddziaływania na środowisko.

    Autor naczelny raportu z badań, Wolfgang Tremel z Uniwersytetu Jana Gutenberga w Moguncji (JGU)w Niemczech zauważa: "Nanocząstki pentatlenku wanadu, ze względu na swoją słabą rozpuszczalność i osadzenie w powłoce, są znacznie mniej toksyczne dla życia morskiego niż aktywne substancje na bazie cyny i miedzi, wykorzystywane w dostępnych na rynku produktach. Tutaj mamy do czynienia z komponentem kompatybilnym ze środowiskiem, który nadaje się do nowej generacji farb zapobiegających obrastaniu, wykorzystujących naturalny mechanizm obronny stosowany przez organizmy morskie".

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Ultramikrobakterie – bakterie, które są znacznie mniejsze od typowych komórek bakteryjnych. Ich średnica waha się w granicach 0,2–0,3 μm. Termin ten został po raz pierwszy użyty w roku 1981 w odniesieniu do występujących w morskiej wodzie ziarenkowców, których średnica była mniejsza niż 0,3 μm. Organizmy te zostały również odnalezione w glebie. Była to mieszanina gatunków zarówno Gram-dodatnich, jak i ujemnych. Wiele, jeśli nie wszystkie, z tych bakterii to uśpione formy większych komórek. Pozwalają one przetrwać w niesprzyjających warunkach środowiska. W tym stanie spoczynku komórki bakteryjne spowalniają swój metabolizm, wstrzymują wzrost i stabilizują DNA, tworząc uśpione, nierosnące komórki, które mogą pozostać żywe przez wiele lat. Takie „formy głodowe” są prawdopodobnie najbardziej typowymi ultramikrobakteriami w wodzie morskiej. Kupferron – organiczny związek chemiczny, sól amonowa N-nitrozofenylohydroksyloaminy. Stosowany jako odczynnik kompleksujący jony metali. Jest używany do rozdzielania i oczyszczania miedzi, żelaza, wanadu i toru. Wykorzystuje się go do oddzielania cyny od cynku i miedzi oraz żelaza od innych metali. W chemii analitycznej kupferron używany jest to ilościowego oznaczania wanadu, tytanu i kolorymetrycznego oznaczania glinu. Powłoka platerowa- powłoka ochronna metalowa otrzymywana przez jednoczesne działanie podwyższonej temperatury oraz obróbki plastycznej. Podczas tworzenia powłoki platerowej następuje ścisłe połączenie metalu powłoki i metalu chronionego. Powłoki te otrzymuje się m.in. metodą walcowania na gorąco.

    Jądro złożone – rodzaj silnie wzbudzonego jądra atomowego, które powstaje w wyniku zespolenia się ze sobą co najmniej dwóch zderzających się ze sobą jąder, bądź wchłonięcia określonej cząstki przez dane jądro. Produkty reakcji zazwyczaj znacznie różnią się od cząstek padających. Ponadto produkty reakcji przez jądro złożone mają kierunek słabo skorelowany z kierunkiem cząstki padającej. Inaczej niż w reakcji bezpośredniej, w której kierunek ruchu emitowanych cząstek pokrywa się mniej więcej z kierunkiem ruchu cząstki padającej. Jedynie kierunek prostopadły do płaszczyzny wyznaczanej przez kierunek ruchu cząstki padającej i środek bombardowanego jądra jest dyskryminowany, ponieważ jest to kierunek osi obrotu, jaki zaczyna wykonywać uderzone jądro, przy niecentralnym uderzeniu przez cząstkę padającą. Pozostałe kierunki są uprzywilejowane ze względu na pewien wpływ siły odśrodkowej. Efekt Augera (samojonizacja) – zjawisko emisji elektronów przez atom, zachodzące dzięki energii uwolnionej na skutek wypełniania luk w niskich powłokach elektronowych przez elektrony z wyższych powłok. Luki te mogą powstawać na skutek wychwytu elektronu z wewnętrznej powłoki przez jądro. Przyczyną pojawienia się luk na niższych powłokach może być również wybicie elektronu przez inną cząstkę, kwant promieniowania rentgenowskiego lub promieniowania γ.

    Szara woda – Europejska Norma 12056-1 definiuje szarą wodę jako wolną od fekaliów zabrudzoną wodę. W praktyce jest to nieprzemysłowa woda ściekowa wytwarzana w czasie domowych procesów takich jak mycie naczyń, kąpiel czy pranie, nadająca się w ograniczonym zakresie do powtórnego wykorzystania. W tradycyjnym gospodarstwie domowym 50—80% wody ściekowej może być wykorzystanej jako szara woda. Do wykorzystania nadaje się niemal cała woda, jakiej używa się w domu, z wyjątkiem wody po spłukaniu toalet. Szara woda znacznie różni się od wody powstałej po spłukaniu ubikacji zarówno ilością, jak i różnorodnością zawartych w niej chemikaliów i bakterii (od odchodów po toksyczne środki chemiczne). Szara woda zawdzięcza swą nazwę mętnemu wyglądowi oraz statusowi, który nie kwalifikuje jej jako wody czystej pitnej ani też jako wody silnie skażonej. Zgodnie z powyższą definicją, jeśli szara woda zawiera znaczące ilości odpadów kuchennych czy też silne środki chemiczne, należy ją zakwalifikować jako ściek. Ściśliwość wody morskiej - zdolność wody morskiej do zmian obiętości właściwej pod wpływem zmian wywieranego na nią ciśnienia. Miarą tej ściśliwości jest współczynnik ściśliwości wody morskiej, zależny od temperatury, zasolenia i ciśnienia w wodzie.

    Neuston – zespół organizmów, których środowiskiem życia jest błonka powierzchniowa wody (granica wody i atmosfery). Zalicza się do nich drobne organizmy, między innymi nartniki, poślizgi, pluskolcowate, larwy komarów, bakterie i wiele jednokomórkowych pierwotniaków, glony, oraz wrotki. Neuston występuje głównie w niewielkich zbiornikach wód stojących lub wolno płynących. W dużych jeziorach i rzekach może tworzyć się sporadycznie w zacisznych miejscach, gdyż w zbiornikach tych występują silne ruchy wód. Metawanadan amonu, NH4VO3 – nieorganiczny związek chemiczny, sól amonowa kwasu metawanadowego. Związek ten jest wykorzystywany do produkcji innych związków wanadu oraz do produkcji katalizatorów. Działa toksycznie w przypadku spożycia. Działa drażniąco na oczy, układ oddechowy i skórę.

    Akinety – rodzaj przetrwalników występujący u nitkowatych form sinic i u niektórych glonów, żyjących w szybko zmieniających się warunkach. W niesprzyjających warunkach środowiska (np. przy zbyt niskiej temperaturze lub braku wody) komórki tych glonów zamieniają się różnego rodzaju przetrwalniki (akinety, hypnospory, hypnoscyty).

    Superparamagnetyzm – zjawisko pojawiające się w niektórych materiałach magnetycznych, które składają się z bardzo małych krystalitów (1-10 nm) (zwanych nanocząstkami).

    Fosforanowanie (fosfatyzacja, dawn. parkeryzacja) – proces chemicznego lub elektrochemicznego wytwarzania ochronnej matowo-szarej powłoki fosforanów na powierzchni metali (gł. stali); prowadzony w gorących roztworach fosforanów i kwasu fosforowego. Powłoka fosforanowa jest skuteczną powłoka antykorozyjną, odporną na działanie wysokich temperatur, bardzo dobrze niweluje refleksy świetlne, jednak jest stosunkowo miękka. Poza tym zmniejsza współczynnik tarcia oraz stanowi dobry podkład dla farb i lakierów. Występuje również w barwie ciemnoszarej i czarnej. Może być stosowana zarówno w nożach ze stali narzędziowej, jak i nierdzewnej. Ołowiowanie – nakładanie na powierzchnię przedmiotów metalowych, głównie stalistopów żelaza, powłoki ołowiu w celu ochrony przed korozją. Powłoki ołowiu stosowane są jako ochrona części aparatury i urządzeń na działanie par i roztworów związków siarki, fluoru i innych chemikaliów (np. elementów akumulatorów) oraz jako podwarstwa pod powłokę cynową. Wysoka toksyczność ołowiu i jego związków powoduje, że ołowiowanie ma przydatność wyłącznie do celów technicznych, jako ochrona elementów stalowych narażonych na agresywne środowiska m.in. w przemyśle chemicznym, eliminując je z wielu zastosowań np. ochrony przedmiotów codziennego użytku.

    Stygobionty, freatobionty (gr. Stýks=podziemna rzeka + gr. bíos=życie) – organizmy przystosowane do życia w wodach podziemnych (stygal). Ze względu na specyficzne warunki życia (m.in. brak światła) u stygobiontów obserwuje się specyficzne przystosowania (utrudniające życie w innych typach wód), np.: zanik organów wzroku, zanik pigmentu w skórze i powierzchniowych powłokach ciała (ciało na ogół jest białe lub przezroczyste). U zwierząt tych występuje fotofobizm (unikanie światła, zob. fotofoby), zanik periodyczności sezonowej (co można powiązać ze stałą temperaturą wody oraz brakiem wpływu pór roku), spowolnienie procesów metabolicznych, silny rozwój narządów dotyku i narządów ułatwiających orientację przestrzenną w ciemności (np. linia naboczna). Ze względu na pochodzenie stygalu, część stygobiontów pochodzi od form morskich, część od form słodkowodnych (na skutek nasunięcia się lądolodu niektóre hydrobionty mogły przetrwać, przystosowując się do życia w wodach podziemnych). W Polsce stygobionty występują jedynie w górach. Ze względu na okresy, w których stygobionty przystosowały się do środowiska wód podziemnych, wyróżnia się:

    Dodano: 04.07.2012. 17:49  


    Najnowsze