914 | WEEK 24-25 26 JUNI 2019


VARENBLAD INSPIRATIEBRON VOOR WETENSCHAPPERS


Brandstof én milieu sparen met vliesdun luchtlaagje rondom het onderwaterschip


AIRCOAT (Air Induced friction Reducing ship COATing) onder het Horizon 2020 programma, met 5,3 miljoen euro subsidie. In het consorti- um zitten naast het KIT negen partners uit we- tenschap en bedrijfsleven uit zeven EU-landen.


Nanomateriaal De gepatenteerde technologie is als spin off in het bedrijf ACT Aircoating Technologies GmbH ondergebracht. In samenwerking met part- ners van het AIRCOAT project werkt het team nu aan de productie en commercialisering van de folie met het ribbelachtige nanomateriaal. De zelfklevende flexibele folie wordt als zes- hoekige eenheden op de scheepsromp aange- bracht. De folie heeſt een levensduur van min- stens vijf jaar.


Het nanomateriaal kan harde stoten verdra- gen, maar is niet bestand tegen scherp staal. Bij schade hoeven alleen de aangetaste cellen te worden vervangen. De praktijk met conven- tionele coatings laat zien dat na vijf jaar onge- veer vijf procent van de cellen vervangen zou moeten worden. Ook retrofitten van bestaan- de schepen is mogelijk.


Varenblad stoot water af en trekt het ook aan. Het materiaal kleurt zilver op vanwege de reflectie van licht op de luchtlaag.


DÜSSELDORF Minstens twintig procent min- der weerstand, geen fouling, geen corrosie en minder geluid. Dat belooſt de zelfkleven- de folie Aircoating, wanneer de scheepsromp ermee is uitgerust. De uitvinding komt van het team rond prof. dr. Thomas Schimmel van het Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Na geslaagde laboratoriumtests maakt een consortium van wetenschappers en be- drijven de folie nu onder de naam Aircoating Technologies gereed voor de markt.


JUDITH STALPERS


Het principe van de folie is afgekeken van de grote slotvaren, een waterplant die offici- eel salvinia molesta heet. De natuurkundige Thomas Schimmel, hoogleraar materiaal- kunde en nanotechnologie aan het KIT, had de slotvaren samen met zijn collega prof. dr. Wilhelm Barthlott, botanicus aan de universi- teit Bonn, uitvoerig bestudeerd.


Ze wilden weten waarom de varen onder wa- ter kon ademen. Of preciezer gezegd: hoe de varen onderwater een luchtfilmpje om zijn blad vormde. Want Schimmel beseſte dat het kunstmatig nabootsen van dit effect enorm nuttig zou kunnen zijn. Onderzoek bracht aan het licht dat de haartjes aan het blad van de varen een combinatie van een


waterafstotende én een wateraantrekkende kracht hadden. De haartjes zijn hydrofoob (waterafstotend), terwijl de toppen op de ha- ren juist hydrofiel (wateraantrekkend) zijn. Hierdoor ontstaat rondom het blad een vlies- dunne luchtlaag.


“Toen we het salvinia-effect eenmaal hadden ontdekt, wisten we ook meteen dat dat enor- me economische en ecologische voordelen kon brengen”, zo stelt Schimmel; namelijk bij schepen, olieplatforms of offshore windtur- bine-installaties. Als materiaalwetenschap- per ging hij aan de slag, inmiddels een tiental jaar geleden. Hij ontwikkelde een nanomate- riaal dat op een zelfklevend folie kon worden aangebracht.


Het zelfklevende folie is, op zich, een bestaan- de, uitgerijpte technologie. Hij riep de hulp in van ingenieur dr. Alfred Lederer, hoogleraar vloeistofmechanica aan de universiteit van Rostock, om de stromingseigenschappen te analyseren en te optimaliseren. Uiteindelijk lijkt het nano-materiaal op de zelfklevende folie absoluut niet meer op de oorspronke- lijke slotvaren, vertelt Schimmel. Het enige gemeenschappelijke is het effect: waterafsto- tende deeltjes en wateraantrekkende deel- tjes vormen in combinatie een vliesdunne luchtlaag.


Foto prof. dr. Thomas Schimmel/ KIT


Schimmel noemt het ook ‘passieve air-lubrifi- catie’ of officieel zelfs ‘aircoating’. Rust je een schip met deze folie uit, dan heeſt het schip vrijwel geen contact meer met water. De air- lubrificatie vermindert daarmee de weerstand. En omdat er geen contact met water is, hoef je de romp naar verluidt ook niet meer met mi- lieuvervuilende anti-corrosie en anti-fouling verf te behandelen, een verflaag die langzaam in het water afbladdert en met zijn zware me- talen het milieu belast.


Dat de luchtlaag ook het geluid dempt van het schip, bleek een gunstig neveneffect. Het lu- brificatie-effect en het feit dat zich geen zeeor- ganismen meer aan de romp nestelen, zorgen voor minstens twintig procent minder wrij- ving tijdens de vaart. Schimmel verwacht in de praktijk zelfs een hoger resultaat. “Maar dat moeten we natuurlijk eerst bewijzen”, aldus de nuchtere wetenschapper. Hij baseert zijn uit- spraken op uitgebreide laboratoriumtest en proeven met modelscheepjes.


Zijn onderzoek heeſt dit jaar de innovatieprijs gewonnen van het Duitse ministerie van on- derwijs en onderzoek. “Dat is een teken van er- kenning, want je bent uit duizenden kandida- ten uitverkozen”, zo vertelt Schimmel. Voor de omzetting van het principe in de praktijk loopt het onderzoek sinds een jaar als EU-project


In het begin zal de folie handmatig moeten worden aangebracht, in het droogdok van een werf. Maar AIRCOAT wil het proces automati- seren. “Je kunt de folie op het hele onderschip aanbrengen of alleen deels. Het werkt ook op kleine schaal, met natuurlijk relatief min- der effect”, legt Schimmel uit: ”Bij harde golf- slag en vreemde stromingen kan de luchtlaag deels verdwijnen. Dat is maar tijdelijk zo. Want zo gauw het schip weer boven water is geko- men en vervolgens onderdompelt, ontstaat de luchtlaag opnieuw”.


Rederij Aida De Griekse rederij Danaos, een van de on- derzoekspartners, zal een van zijn container- schepen voor tests op hoge zee beschikbaar stellen. Ook cruiserederijen tonen zich enthou- siast, bij monde van woordvoerder Kathrin Heitmann van rederij Aida – een potentiële klant: “De maritieme industrie kan (zo) con- servatief geschat 20 miljard euro per jaar aan kosten besparen. Een verbeterd imago van zeecruises vanwege vermijding van giſtige verf en lawaai is cijfermatig niet goed meetbaar, maar belangrijk is het natuurlijk wel”.


Het AIRCOAT-project loopt tot 2021. Dan wil het consortium de folie op de markt hebben. “De folie zal eerder op een wedstrijdroeiboot komen dan op een mega-containerschip”, voorspelt Schimmel. Ook al denken de part- ners van AIRCOAT vooral aan grote zeesche- pen en ook voor de binnenvaart brengt air- coating de genoemde voordelen. Volgens Schimmel verdient de folie zich binnen twee jaar terug aan bespaarde brandstof- en onderhoudskosten.


55


Page 1  |  Page 2  |  Page 3  |  Page 4  |  Page 5  |  Page 6  |  Page 7  |  Page 8  |  Page 9  |  Page 10  |  Page 11  |  Page 12  |  Page 13  |  Page 14  |  Page 15  |  Page 16  |  Page 17  |  Page 18  |  Page 19  |  Page 20  |  Page 21  |  Page 22  |  Page 23  |  Page 24  |  Page 25  |  Page 26  |  Page 27  |  Page 28  |  Page 29  |  Page 30  |  Page 31  |  Page 32  |  Page 33  |  Page 34  |  Page 35  |  Page 36  |  Page 37  |  Page 38  |  Page 39  |  Page 40  |  Page 41  |  Page 42  |  Page 43  |  Page 44  |  Page 45  |  Page 46  |  Page 47  |  Page 48  |  Page 49  |  Page 50  |  Page 51  |  Page 52  |  Page 53  |  Page 54  |  Page 55  |  Page 56  |  Page 57  |  Page 58  |  Page 59  |  Page 60