מניעת ציפוי ביולוגי תת מימי על כלי שייט בהשראת בע"ח ימיים (חלק 1)

מאת: יוסי כהן

צימדה, או ציפוי ביולוגי (ביופילם) תת מימי (Marine Biofouling) מורכב ממושבות של אורגניזמים כמו בקטריות, מיקרו-אצות, אצות, פטריות, סרטנים וחסרי חוליות, הנדבקים לגופי כלי שייט. הצימדה גורמת לבעיה חמורה של הגדלת הגרר של כלי השייט ולהאטה במהירותו, ולבזבוז רב של אנרגיה. תופעה זו גורמת גם לשינוי האקוסיסטמה, עקב שינוע אורגניזמים זרים מנמל אחד למשנהו באזורים גאוגרפיים שונים. 

השיטה המקובלת למניעת היווצרות ציפוי ביולוגי זה על גופים תת מימיים היא צביעתם בצבעיAntifouling . החיסרון העיקרי בשיטה זו הוא שצבעים אלה מכילים יסודות כימיים רעילים כמו בדיל או נחושת, המשתחררים לסביבה הימית ופוגעים בחי ובצומח שבה, לכן השימוש בצבעים מסוג זה נאסר, ומדענים החלו לחפש תחליפים מונעי צימדה (Antifoulers),שהם גם ידידותיים לסביבה. מינים רבים של בע"ח ימיים נשארים עם פני שטח נקיים לאורך זמן בזכות שימוש בטכניקות הגנה כימיות, פיסיקליות, מכניות, או סימביוטיות. 

התמונה באדיבות Jacopo Werther

בהשראת טכניקות טבעיות אלה פותחו לבעיית הצימדה פתרונות הנדסיים ידידותיים לסביבה. בחלק זה, נסקור את הטכניקות הפיסיקליות וישומן:

בטכניקת ההגנה הפיסיקלית, נמנעת התפתחות ביופילם על בע"ח ימיים בעיקר בזכות מבנה טופוגרפי מיוחד של פני השטח שלהם. מבנה מיוחד זה מפחית את נקודות המגע המאפשרות את ההידבקות של האורגניזמים אליהם. עור הכריש, למשל, מאופיין במיקרו מבנה של חריצים בצורת יהלום, המאפשרים לו גם לנוע במהירות וגם למנוע הצטברות ביופילם על עורו. בהשראת עור הכריש פותח ציפוי סיליקוני (בשם המסחרי Sharklet) הדומה לו במבנהו. יישום ה- Sharklet על משטחים תת ימיים, הפחית באופן משמעותי ביותר את הצטברות האורגניזמים על פניהם. 

Sealcoat הוא צבע Antifouling מסחרי, שפותח לאחרונה בהשראת פרוות כלב הים. ה-Sealcoat  מכיל סיבים המדמים את פרוות כלב הים ומונעים היווצרות ביופילם למשך זמן של כחמש שנים.

חברת Nippon Paint  פיתחה  Hydro-Gel המשולב בצבע Antifouling בשם A-LF-Sea.

צבע זה מקנה לגוף כלי השייט אפקט חיכוך נמוך ב-15% לעומת אפקט החיכוך עם צבע קונבנציונלי, וגורם בכך לחיסכון של כ-10% בצריכת הדלק ולפליטה נמוכה באופן משמעותי של CO2. הפטנט של הפחתת החיכוך בצבע A-LF-Sea פותח בהשראת דג הטונה, המסוגל לפתח מהירות שחייה עצומה של 100 קמ"ש בזכות הציפוי הרירי העוטף את עורו ומקטין את החיכוך שלו במים.

בידיעון הבא, נפרט על השיטות הכימיות, המכניות והסימביוטיות למניעת הצטברות צימדה לכלי שיט ימיים.

מקור הידיעה:

1.       Biomimetic Strategies in Antifouling Coatings by Maria Salta- The Journal of Ocean Tech. Vol. 9, No.4, 2014

2.       Can Biomimicry and Bioinspiration Provide Solutions for Fouling Control? By Emiliy Ralston & Geoffrey Swain- Marine Technology Society Journal –July/August 2011, Vol.45, No.4.

3.       Akzo Nobel – Int. Marine Coatings- Coatings Tech.- What is fouling?