Evonik đã có các giải pháp hiệu quả trong danh mục sơn chống bám sinh học. Các nhà nghiên cứu của tập đoàn đang phát triển nguyên liệu mới cho lớp phủ nhằm bảo vệ thân tàu hiệu quả chống lại sinh vật bám, giảm thiểu hoặc thậm chí loại bỏ việc sử dụng chất diệt khuẩn.
Vận chuyển bằng đường biển là lựa chọn hàng đầu cho hàng hóa; gần 90% lượng hàng hóa toàn cầu được vận chuyển bởi hơn 50,000 tàu biển. Hiệu quả kinh tế của đội tàu phụ thuộc lớn vào vỏ tàu. Tình trạng bám sinh học, gây ra bởi sự phát triển của thực vật và động vật trên thân tàu dưới mực nước biển, là một mối lo ngại đặc biệt. Các protein, carbohydrate, và vi chất dinh dưỡng khác từ đại dương bám vào vỏ tàu chỉ trong vài giây sau khi tiếp xúc với nước biển. Là nguồn dinh dưỡng, chúng thu hút sinh vật biển cư trú trên vỏ tàu. Những lớp màng sinh học này là môi trường phức hợp với hàng trăm loài tương tác tích cực hoặc tiêu cực, gây cản trở cho việc di chuyển của tàu.
Sự gồ ghề đáng kể của bề mặt vỏ tàu do bám sinh học gây ra dẫn đến tăng mạnh lực cản khi di chuyển. Kết quả là để duy trì tốc độ, tàu phải tiêu thụ nhiều năng lượng và nhiên liệu hơn, kéo theo đó là gia tăng khí thải CO2. Các nghiên cứu hiện nay cho thấy rằng chỉ cần một lớp bám mỏng cũng tăng mức tiêu thụ nhiên liệu lên tới 30%. Hơn nữa, khả năng điều khiển tàu bị giảm và nguy cơ ăn mòn tăng. Vì vậy, tàu phải vào ụ sửa chữa và vệ sinh thường xuyên hơn, tạo ra chi phí lớn cho các công ty vận tải biển, và cũng tác động tiêu cực đến môi trường: ngay cả một lớp màng sinh học mỏng cũng gây ra hơn 270 triệu tấn khí thải CO2 mỗi năm.
Nhu cầu đối với các lớp phủ bảo vệ vỏ tàu chống lại bám sinh học là rất cao. Những lớp phủ chống bám này ngăn sinh vật biển bám vào và giảm thiểu những tác động tiêu cực của bám sinh học. Tuy nhiên, việc tìm kiếm lớp phủ phù hợp là một thách thức. Phương pháp hiệu quả nhất hiện tại là lớp phủ chứa chất diệt khuẩn. Cơ chế của lớp phủ này dựa trên quá trình thẩm thấu, trong đó các chất độc hoạt động từ lớp phủ hòa tan và lan truyền quanh tàu, tạo ra một “đám mây diệt khuẩn” và ngăn vi sinh vật bám vào vỏ tàu. Một trong những chất diệt khuẩn nổi tiếng là tributyltin hydride (TBT), một hợp chất hữu cơ của thiếc. Tuy nhiên, vấn đề ở đây là: nghiên cứu cho thấy rằng độ độc của các chất diệt khuẩn này không chỉ ảnh hưởng đến vi sinh vật trên bề mặt mà còn tác động đến nhiều loài sinh vật biển khác. Ngay cả một lượng nhỏ TBT cũng gây ảnh hưởng đến sự phát triển của hàu đá Thái Bình Dương, và đối với các loài ốc sên và một số loài khác, TBT gây ra hội chứng biến đổi giới tính (imposex), trong đó con cái phát triển cơ quan sinh dục đực và ngược lại, dẫn đến nguy cơ tuyệt chủng. Do đó, sử dụng sơn chứa TBT bị cấm toàn cầu và không được phép sử dụng bất kỳ chất diệt khuẩn nào chứa thiếc, asen, hay thủy ngân. Điều này thúc đẩy việc tìm kiếm các giải pháp thay thế thân thiện với môi trường nhưng vẫn hiệu quả. Dù đã có nỗ lực lớn nhưng vẫn chưa có giải pháp hoàn toàn thỏa đáng. Trong khi chưa có giải pháp thay thế, các chất diệt khuẩn vẫn được sử dụng trong sơn chống bám. Ngày nay, đồng oxit được sử dụng nhiều vì thân thiện hơn TBT và hoạt động theo nguyên lý thẩm thấu tương tự. Tuy nhiên, đồng oxit cũng là một loại oxit kim loại nặng và ở nồng độ cao có thể độc hại. Vì vậy, cuộc tìm kiếm giải pháp chống bám sinh học tốt hơn vẫn tiếp tục.
LỚP PHỦ KHÔNG CHỨA CHẤT DIỆT KHUẨN
Đây là nơi Evonik tham gia. Đơn vị Coating Additives đang xây dựng Trung tâm Năng lực Giải pháp Bề mặt Thông minh để giải quyết các vấn đề còn tồn tại trong công nghệ lớp phủ. Nhóm nghiên cứu còn có kế hoạch phát triển một giải pháp thân thiện với môi trường, không chứa chất diệt khuẩn. Evonik sử dụng chuyên môn về silicone của mình trong hệ thống nhựa epoxy lai silicone có tên SILIKOPON® EF, có tác dụng chống bám dính, khiến sinh vật khó bám vào ngay từ đầu nhờ độ căng bề mặt rất thấp và bề mặt cực kỳ nhẵn. Các sinh vật như tảo, sò, và hà khó bám vào lớp phủ này. Ngay cả khi bám vào, dòng nước sẽ làm chúng rời ra khi tàu di chuyển, kể cả ở tốc độ thấp. SILIKOPON® EF cũng có độ bền cơ học và hóa học cao, ngăn ngừa ăn mòn lâu dài.
Các nhà nghiên cứu muốn khai thác những lợi thế này và thêm một thuộc tính khác: lớp phủ mới sẽ ngăn sinh vật bám vào vì chúng không thể nhận diện được bề mặt. Họ kết hợp silicone kỵ nước với một polyme ưa nước để tạo ra polyme lưỡng tính, có vùng ưa nước và kỵ nước xen kẽ. Vùng ưa nước hình thành lớp màng nước bao quanh polyme, che giấu bề mặt trước sinh vật biển, làm chúng không nhận diện được và không bám vào. Đây là nguyên lý tự nhiên: sinh vật sống luôn tìm kiếm môi trường phù hợp nhất để sinh sản.
GIẢM CHI PHÍ
Các nhà nghiên cứu đã đạt tiến bộ trong việc tìm kiếm giải pháp. Họ đã chứng minh rằng nguyên liệu mới không độc hại và có hiệu quả tương đương với các hệ thống lớp phủ trên thị trường. Mục tiêu là phát triển lớp phủ bền lâu và bảo vệ dựa trên các polyme này. Họ tin tưởng rằng sẽ sớm tăng được khoảng cách thời gian giữa các lần phủ lại. Nhờ đó, các công ty vận tải có thể giảm chi phí bảo trì và giải quyết những nhược điểm của bám sinh học. Các nhà nghiên cứu đang sử dụng nhiều phương pháp thử nghiệm khác nhau để tiếp tục tối ưu hóa hệ thống chất kết dính. Hợp tác với Đại học Münster, họ đã phát triển các bài kiểm tra giúp dự đoán hiệu suất chống bám sinh học sau chỉ sáu tuần. Nếu một chất thử nghiệm cho thấy tính độc không mong muốn, nó sẽ bị loại bỏ hoặc công thức sẽ được điều chỉnh. Nếu hứa hẹn, chất đó sẽ được thử nghiệm trong môi trường biển. Từ tháng Ba đến tháng Mười hàng năm, các mẫu thử được thả xuống biển, trong giai đoạn có “áp lực sinh trưởng” cao, cho thấy rõ mức độ bám sinh học dưới điều kiện thực tế.
Đây là lý do Evonik không chỉ phát triển một giải pháp hoàn toàn mới mà còn đồng thời cải tiến các lớp phủ chống bám sinh học hiện có. Đơn vị Coating Additives đã phát triển AEROSIL® có cấu trúc biến đổi hydrophilic, tăng đáng kể hiệu suất và tuổi thọ của lớp phủ chống bám. Các nhà sản xuất lớp phủ có thể kết hợp sản phẩm VP 4200 với đồng oxit để tăng cường hiệu quả. VP 4200 tương tác với đồng oxit, giúp cố định nó vào lớp màng, làm màng bền hơn và kéo dài thời gian bảo vệ.
Công ty TNHH Hóa Chất Mercury là nhà phân phối chính thức của Evonik tại Việt Nam, hãy liên lạc với chúng tôi để được tư vấn giải pháp chống bám hà tối ưu cho nghành tàu biển tại Việt Nam.
