Σύσταση, εφαρμογή και μηχανισμοί δράσης σύγχρονων υφαλοχρωμάτων

Abstract

Το φαινόμενο της βιορύπανσης ή βιοσυσσώρευσης ορίζεται ως η ανεπιθύμητη προσκόλληση και ανάπτυξη μικρο- και μακρο-οργανισμών πάνω σε τεχνητές επιφάνειες βυθισμένες στο θαλασσινό νερό, κι έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση στην απόδοση και τη λειτουργικότητα πλοίων και θαλάσσιων κατασκευών, προκαλώντας σημαντικά οικονομικά και περιβαλλοντικά προβλήματα. Όταν μια στερεά επιφάνεια, που βρίσκει εφαρμογή σε θαλάσσιες κατασκευές, όπως τα ύφαλα των πλοίων, σε κλωβούς ιχθυοκαλλιεργειών, λιμενικά έργα, εξέδρες, δίχτυα και πετρελαιαγωγούς βυθίζεται στη θάλασσα και κινείται ή είναι στάσιμη, υπόκειται σε αποικισμό από θαλάσσιους οργανισμούς. Το φαινόμενο είναι γνωστό από την αρχαιότητα και αντιμετωπίζεται με διάφορα υλικά μέσα και τεχνολογίες, που αποσκοπούν στη θανάτωση ή/και αποτροπή της επικόλλησης των θαλάσσιων οργανισμών. Ως αντιβιορυπαντικά συστήματα χρησιμοποιούνται μίγματα πολυμερών και βιοκτόνων ουσιών, ώστε να αποτραπεί η προσκόλληση, η εγκατάσταση κι επίσης, η ανάπτυξη των μικροοργανισμών. Στο πρόσφατο παρελθόν, χρησιμοποιήθηκαν με μεγάλη αποτελεσματικότητα αντιρρυπαντικά υφαλοχρώματα, με τον τριβουτυλοκασσίτερο (ΤΒΤ) ως βιοκτόνο, που παρά την εξαιρετική τους απόδοση, είχαν σοβαρή και επιζήμια επίδραση στο θαλάσσιο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία. Η αυξανόμενη ευαισθητοποίηση των πολιτών και η θέσπιση αυστηρότερης νομοθεσίας από τους διεθνείς οργανισμούς και τις κυβερνήσεις, οδήγησαν στην αναζήτηση και εφαρμογή νέων υλικών και μηχανισμών αντιρυπαντικής δράσης φιλικότερων στο περιβάλλον. Τα συμβατικά υφαλοχρώματα διακρίνονται σε αντιρρυπαντικά αδιάλυτης μήτρας, διαλυτής μήτρας και αυτολειανόμενου συμπολυμερούς. Τα σύγχρονα υφαλοχρώματα, που περιέχουν βιοκτόνα, μπορούν να διακριθούν στα ελεγχόμενης απελευθέρωσης και τα αυτολειανόμενα συμπολυμερή. Πρόσφατα, άρχισαν να δοκιμάζονται, νέα αντιρρυπαντικά υφαλοχρώματα, πιο φιλικά στο περιβάλλον, που έχουν ως βάση πολυμερή, με κατάλληλη χημική δομή, ώστε να εμποδίζουν ή να αποτρέπουν την προσκόλληση ρυπαντών και τελικά, να διευκολύνουν την απομάκρυνση τους από την επιφάνεια του πλοίου. Ως τέτοια υλικά αναφέρονται νανοσύνθετα πολυμερή από πολυαιθυλενογλυκόλη, πολυμερή με νανοσωματίδια άνθρακα πολλαπλών τοιχωμάτων, υδρογέλες (υδροπηκτές), πολυαμφοτερικά και υπερδιακλαδωμένα νανοσύνθετα πολυμερή. Άλλες προτάσεις είναι οι επιστρώσεις, με κατάλληλη επιφανειακή μορφολογία, που αποτρέπουν την προσκόλληση μικροοργανισμών και άλλων βιορυπαντών. Τέτοιες είναι οι επιστρώσεις φθοροπολυμερών, επιστρώσεις πολυουρεθάνης, επιστρώσεις της σιλικόνης, υβριδικά συστήματα από νανοσύνθετα υλικά, και άλλα συστήματα, που βασίζονται σε φυσικά προϊόντα (όπως μικροάλγη). Τα τελευταία χαρακτηρίζονται ως ¨βιομιμητικά¨ υλικά, που μπορούν να αποτρέψουν την βιοσυσσώρευση χωρίς να προκαλέσουν περιβαλλοντικά ή προβλήματα υγείας στην θαλάσσια και ανθρώπινη ζωή. Η εργασία αυτή μετά την θεωρητική παρουσίαση των υφαλοχρωμάτων, περιλαμβάνει την εφαρμογή ορισμένων ενδεικτικών τύπων υφαλοχρωμάτων του εμπορίου, τη μεθοδολογία για την έκθεσή τους σε θαλασσινό νερό σε στατικές συνθήκες και την αξιολόγησή τους.