Биоцидные краски разработки российских ученых защитят суда от биообрастания
Оптимальные по защитным свойствам, экологичности и экономичности составы биоцидных красок для защиты кораблей и гидротехнических сооружений от обрастания морскими организмами разработали сибирские ученые, 18 апреля сообщает пресс-служба Томского научного центра СО РАН.
Новые составы российских ученых не только эффективны, но и экологически безопасны, токсическое воздействие на водную экосистему при их применении минимально, заявляют разработчики.
Ответственный исполнитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории нанобиоинженерии Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН Ольга Бакина рассказала о задаче, которую проставили перед учеными кораблестроители:
«Последнее время значительно выросла заинтересованность промышленности в результатах научных исследований. К нам обратились представители Научно-производственного предприятия „ВМП-Нева“ с просьбой разработать экологичные безопасные краски, снижающие биообрастание, но при этом их стоимость должна остаться примерно на том же уровне».
Поскольку биообрастание корпусов судов и их отдельных узлов, особенно в теплом климате, снижает скорость движения кораблей, нанося значительный экономический урон, в том числе за счет повышения расхода топлива, то судостроители прибегают к защитному окрашиванию подвергающихся воздействию воды поверхностей.
Однако некоторые из широко применяемых защитных красочных материалов оказывает вредное воздействие на морские организмы. Поэтому перед наукой была поставлена задача создать экологичную защиту от биообрастания поверхностей судов и сооружений, находящихся в водной среде.
Учеными в рамках этой задачи рассматриваются различные подходы. Например, нанесение на корпуса кораблей супергладких покрытий со сниженной адгезией. Другой вариант — использование покрытия, функционально напоминающего акулью кожу, к которой ничего не прилипает.
Команда специалистов из ИФПМ СО РАН, Севастопольского и Томского государственных университетов решили остановиться на разработке специальных красок, так как они могут защищать покрытые ими поверхности в течение длительного срока.
Ими был разработан оптимальный состав краски, где концентрация оксида меди, вредно влияющего на водные организмы, была сокращена в два раза — с 40 до 20%, но добавлены частицы-биоциды, защитные свойства которых проявляются при их количестве, составляющем всего лишь 0,5% от общей массы всей краски.
Эти частицы, созданные томичами, состоят из двух компонентов. Первый представляет собой полупроводник со стационарной фотопроводимостью на основе оксида цинка или диоксида титана, генерирующий активные формы кислорода. Второй компонент поглощает видимый свет. После длительных экспериментов ученые остановились на ферритах цинка, добавленных к оксиду цинка.
Эти биоцидные частицы воздействуют на бактерии, пытающиеся прилепиться к покрашенной поверхности, выделяя активные формы кислорода, который окисляет фосфолипиды и белки оболочки бактерий, разрушая их.
Как рассказала Ольга Бакина, в 2023 году в Севастопольском госуниверситете были проведены эксперименты по определению влияния новой биоцидной краски на обрастание поверхностей морскими организмами и ее воздействия на окружающую среду.
Результаты экспериментов продемонстрировали снижение биообрастания на два порядка. Экологичность новой краски проверялась в специальных аквариумах. Там в течение многих месяцев находились погруженные пластины с покрытием новой краской, однако различные морские организмы в аквариумах продолжали активно размножаться.
Еще одним достоинством новой краски, как установили ученые, является отсутствие необходимости для защиты судна или конструкции накладывать ее в несколько слоев. Защитную краску можно наложить последним слоем, который будет соприкасаться с водой.
Российские ученые в дальнейшем предполагают в кооперации с вьетнамскими специалистами продолжить исследования в регионе, где эксперименты можно проводить круглый год.
