BMBF-Fkz 01Rb0709D Bio-inspiriertes Antifouling · Bio-inspiriertes Antifouling 3 Die in dem vorliegenden Projekt entwickelten Rezepturen dienen der Herstellung von Lackoberflächen,

Bio-inspiriertes Antifouling 1

Schlussbericht

ZE:

Evonik Industries AG

TE-VT-P

Postfach 1345

63403 Hanau

Förderkennzeichen:

01 Rb 0709D

Vorhabensbezeichnung:

Verbundprojekt „Bio-inspiriertes Antifouling“, TP 4: Systematische Untersuchungen der Antifouling-Wirksamkeit verschieden ausgestatteter Kieselsäure-Partikel

Laufzeit des Vorhabens:

01.10.2008 – 31.12.2010

Berichtszeitraum:

01.10.2008 – 31.12.2010

I. Kurze Darstellung

Aufgabenstellung

Angestrebt war die Entwicklung einer innovativen Funktionsoberfläche als umweltverträgliche Alternative zu den aktuell verwendeten toxidhaltigen Verfahren zur Verminderung von organischem Bewuchs. Vorbild stellten dabei biologische Organismen dar, deren Antifouling-Strategien im Laufe von Jahrmillionen optimiert wurden. Im Rahmen dieses bionischen Forschungsvorhabens sollten diese Bio-Strategien analysiert, hinsichtlich ihrer potentiellen Übertragbarkeit überprüft und mittelfristig in technische Anwendungen überführt werden. Anvisiert waren neben der Entwicklung von Funktionsoberflächen für Unterwasserobjekte, wie z.B. Schiffsrümpfe, Hafenanlagen etc., ebenso Modifikationen der inneren Oberflächen von abgeschlossenen Systemen und Habitaten. Erklärtes Ziel des vorliegenden Projektes war, dass sich das zu entwickelnde Antifouling-Produkt, ungeachtet des jeweiligen Anwendungsbereiches, durch eine höhere Umweltverträglichkeit auszeichnet als die aktuellen Verfahren. Zur Realisierung dieses anspruchsvollen Vorhabens war neben biologischer Expertise die Einbeziehung biochemischen, werkstoffkundlichen, tribologischen wie fertigungsprozess-orientierten Know-Hows notwendig. Sowohl die benötigte Expertise als auch die experimentelle Infrastruktur wurde von den beteiligten Partnern bereitgestellt. Zudem lieferte das beantragte Forschungsprojekt durch den interdisziplinären Zusammenschluss von Partnern aus Wissenschaft und Industrie wertvolle Erfahrungen im Bereich der interdisziplinären wie interinstitutionellen Kooperation. Zu den wissenschaftlichen Arbeitszielen des beantragten Vorhabens gehörte die Identifikation und Analyse biologischer Bewuchsabwehrstrategien. Hier wurde im Laufe der Evolution eine unübersehbare Vielzahl unterschiedlicher Systeme und -Verfahren entwickelt, die bis dato lediglich exemplarisch erfasst sind.


Während für einige wenige Organismen aufgezeigt werden konnte, dass hier physikalische Effekte eine ausschlaggebende Rolle spielen, zeigte die überwiegende Mehrheit Bewuchsvermeidung durch physiko-chemische Interaktionen. Beide Prinzipien galt es jeweils zu entschlüsseln und hinsichtlich einer potentiellen Anwendbarkeit im technischen Kontext mittels Prototyp-Erstellung adäquat zu überprüfen. Arbeitsziel am Ende der beantragten Förderperiode, war die Erstellung einer Eigenschaftsmatrix für potentielle Antifouling-Beschichtungen nach biologischem Vorbild, sowie die Empfehlung hinsichtlich besonders erfolgversprechender Verfahren. Wissenschaftliche Arbeitsziele: • Identifikation und Aufklärung unterschiedlicher Strategien insbesondere mariner Organismen zu Vermeidung von Biofouling-Bewuchs • Aufklärung der Anheftungsvorgänge durch Fouling-Organismen • Identifikation der relevanten Parameter zur Bewuchsreduktion • Identifikation geeigneter Werkstoffe und Werkstoffkombinationen • Identifikation und Dokumentation geeigneter Oberflächen-Mikrostrukturierungen • Realisierung einer standardisierten Beprobungsmethode • Verfügbarkeit einer Eigenschaftsmatrix inkl. einer Restrisikobewertung • Empfehlung erfolgversprechender Antifouling-Strategien Im Bereich der Werkstoffwissenschaften zählte zu den Arbeitszielen neben der Identifikation und Bewertung von physikalisch wirksamen wie innerhalb der Anwendungsphase standfesten Materialien insbesondere die Generierung von antimikrobiellen Werkstoffkombinationen. Hier galten antimikrobielle Peptide als besonders erfolgversprechend. Diese sollten durch Einbinden in eine Trägermatrix immobilisiert werden, ohne dabei deren abtötende Wirkung auf Mikroben zu beeinträchtigen. Hierzu war u.a. die Modifikation von amin- bzw. epoxydfunktionalisierten Nanopartikeln anvisiert, die sich in die Matrix eingeben lassen und dort aufschwimmen, so dass die Peptide an der Oberfläche wirksam werden können. Ziel war die Entwicklung von funktionalisierten Werkstoffen, die sich sowohl im maritimen Bereich als auch innerhalb geschlossener Habitate und darüber hinaus als umweltkompatible Anti-Foulings einsetzen lassen. Werkstoffwissenschaftliche Arbeitsziele: • Funktionalisierung von Nanopartikeln durch antimikrobielle Peptide • Herstellung eines Funktionswerkstoffs mit antimikrobieller Wirkung zur Oberflächenbehandlung in unterschiedlichen Kontexten • Beprobung und Bewertung der Wirksamkeit der antimikrobiellen Oberfläche Zu den technischen Arbeitszielen des beantragten Projektes zählten die Identifikation von Inhaltsstoffen und die Erstellung von Rezepturen, die bei der Oberflächenbeschichtung bzw. der Lackherstellung zur Anwendung kommen. Neben einer hinreichenden Wirksamkeit hinsichtlich der Bewuchsverminderung lag hierbei der Fokus insbesondere auf der Umweltverträglichkeit der verwendeten Bestandteile bzw. der sich hieraus ergebenden Rezeptur. Erklärtes Etappenziel hierbei war eine erleichterte Erfüllung der Auflagen zur ökologischen Verträglichkeit der jeweiligen Beschichtungssubstanzen. Neben den ökologischen Aspekten lassen sich hier somit im Rezyklierungs- und Entsorgungsprozess auch erkennbare ökonomische Relevanzen erzielen.


Die in dem vorliegenden Projekt entwickelten Rezepturen dienen der Herstellung von Lackoberflächen, die zum einen den Anforderungsprofilen eines konventionellen Oberflächenschutzes genügen und darüber hinaus eine hinreichende Antifouling-Wirkung zu generieren vermögen. Um letzteres bewerten zu können, war die Entwicklung eines standardisierten Beprobungsverfahrens hinsichtlich sowohl der Wirksamkeit der jeweiligen Oberflächenbeschichtung, als auch deren Standzeit ebenfalls Bestandteil der technischen Arbeitsziele. Darüber hinaus sollte eine Oberflächenbeschichtung entwickelt werden, die im Inneren von geschlossenen Habitaten zum Einsatz kommt und dort neben den spezifischen Anforderungsprofilen an dieses Einsatzgebiet antibakterielle Wirksamkeit aufweist. Technische Arbeitsziele: • Entwicklung einer Basisformel zur Lackherstellung, die die ökologischen Auflagen zur Vermeidung von Toxinfreisetzungen besser erfüllen • Herstellung adäquater Beschichtungsverfahren und -werkzeuge • Entwicklung von Standzeitexperimenten zur Identifikation geeigneter Werkstoffe bzw. Beschichtungsverfahren • Aufbau eines standardisierten Beprobungsverfahrens zur Quantifizierung der Wirksamkeit der funktionalisierten Oberfläche • Erstellung von Funktionsdemonstratoren und einer schriftlichen Dokumentation der Befunde • Überprüfbarkeit der Patentierbarkeit sowie der Wettbewerbspositionierung des Produktes am Markt gegenüber konventionellen Verfahren Bisherige Arbeiten Evonik Degussa GmbH entwickelt seit vielen Jahren erfolgreich zahlreiche Rezepturen für die Erzeugung superhydrophober Oberflächen (u.a. zur Erzielung des sog. Lotus-Effektes® bzw. "Easy-to-Clean"-Effektes). Hier besitzt Evonik Degussa zahlreiche Patente (u.a. EP1283077) und liefert aktive Bestandteile und Rezepturvorgaben an Hersteller von Beschichtungen und Textilausrüster. Darüber hinaus beschäftigt sich Evonik Degussa seit Jahren mit dem Thema Biofilme, und zwar in den Bereichen Baustoffoberflächen (z.B. Fliesenbeschichtungen, die Pilz- und Algenwachstum reduzieren, für Feuchtraumanwendungen etc.) und Fouling in industriellen Prozessen (z.B. in Kühlwasserkreisläufen, Abwasserreinigungsanlagen, Klimaanlagen etc.). Es wurden dazu Methoden entwickelt, um das Wachstum von Biofilmen systematisch und schnell zu untersuchen, und zwar sowohl in ruhenden feuchten Medien, als auch bei Überströmung der Test-Oberflächen. Bisherige Untersuchungen haben stets einen Kausalzusammenhang zwischen den so gewonnenen Screening-Ergebnissen und dem unter realen Bedingungen stattfindenden Bewuchs ergeben, so dass sich diese Methodik innerhalb der Evonik Degussa etabliert hat. Ablauf des Vorhabens Das Vorhaben wurde nach dem verspäteten Start aufgrund vertraglicher Verzögerungen, gemäß der Meilensteinplanung durchgeführt.


Stand der Technik Zur Erfassung des Stands der Technik wurde im Rahmen des Arbeitspaketes EDG 2.0 eine umfassende Patent- und Literaturrecherche zum Thema bewuchshemmende Oberflächenbeschichtungen im maritimen Bereich in „Chemical Abstracts Service“ (CAS) und „Derwent World Patents Index“ durchgeführt. Diese Recherche wurde vierteljährlich aktualisiert. Im Nachfolgenden werden die relevanten Patentschriften und Journal-Artikel, die sich aus dieser ersten Recherche und der Quartalsrecherche ergeben haben, kurz dargestellt. Patentschriften Viele Entwicklungen auf dem Gebiet der Antifoulingbeschichtungen basieren auf der Verwendung von sogenannten „Antihaft-Materialien“ mit Oberflächenenergien < 25 mJm-2. Durch geeignete Auswahl der Polymerbestandteile, wie etwa Fluorpolymeren, bzw. durch eine gezielte Oberflächenstrukturierung wird eine Anhaftung der Foulingorganismen erschwert bzw. verringert. Beispielhaft hierfür ist die Entwicklung einer Polymerbeschichtung nach dem Vorbild der Haifischhaut (WO 2008/025538 A1).


Nachteilig an diesen Beschichtungen ist jedoch, dass eine Wirksamkeit nur bei ausreichender Fahrtgeschwindigkeit des Schiffes gegeben ist, und somit Bewuchs während des Stillstands im Hafen nicht verhindert werden kann. Daneben ist zu berücksichtigen, dass ein einfaches Überstreichen in der Regel bei diesen Beschichtungen nicht möglich ist und eine vollständige Entlackung als Reparaturmaßnahme meist nicht vermeidbar ist. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Einbringung von Antifoulingwirkstoffen in die Lackmatrix. Die Mikroverkapselung von bekannten Bioziden (u.a. Isothiazolon) mit Hüllpolymeren ermöglicht eine kontrollierte langsame Freisetzung des Aktivs über einen langen Zeitraum (US 2006/0063001 A1, DE 19644225 A1, EP 1834524 A2, EP 1406732 A2). Daneben wird die Wirkungsweise von Enzymen, die direkt gegen Proteine wirken, als vielversprechender natürlicher Abwehrstoff untersucht (US 2003/0166237 A1). Beispielhaft für die zahlreichen Schriften zur Verwendung von natürlichen Abwehrstoffen wird auf die Patentschrift „Polymer coatings containing phytochemical agents and methods for making and using same“ (WO 2008/033112 A1) verwiesen, in der eine Auflistung möglicher Aktivsubstanzen wie etwa Capsicum oder Menthol zu finden ist. Aus der Recherche sind nur wenige Patente hervorgegangen, die Silica-Partikel als wirksamen Bestandteil in Lackformulierungen verwenden, d.h. wo die Verwendung von Silica über die Eigenschaft als Füllmitteladditiv hinausgeht. EP 1 249 476 A2 beschreibt eine „Biozidfreie Antifouling-Beschichtung“, basierend auf einem biomimetischen dualen Kompositsystem mit einer sich selbstreinigenden, hydrodynamisch sehr glatten, nanostrukturierten Oberfläche in Form einer porenbildenden Komponente und einer porenfüllenden Komponente. Die Porengrößen liegen zwischen 0,1µm² und 0,45µm² und werden mit hydrophilen, teils oberflächenmodifizierten Aerosilen befüllt. Der Anwendungsbereich bezieht sich auf umströmte Unterwasseroberflächen (z.B. Sensoren), jedoch ohne direkten Bezug zur Anwendung als Schiffsfarbe. WO 2008/086402 A1 „Coating composition for marine application and methods of making and using the same” bezieht sich auf eine Antifoulingwirkung durch die Oberflächenstrukturierung mittels keramischer Nanopartikel (1-5000 nm). Die durch thermische Auftragung erzeugten Schichtdicken liegen im Bereich von 10-50 cm, was für reale Anwendungen jedoch nicht zu vertreten ist. WO 97/29157 A1 „Coating formulation“ erzielt die bewuchshemmende Wirkung durch gezielte Oberflächenmodifizierung mittels hydrophober Silica. Durch diese gezielte Strukturierung bildet sich eine Luftgrenzschicht zwischen der Beschichtung und der umgebenden Flüssigkeit, so dass einerseits Bewuchs verhindert werden soll, aber auch eine Reibungsverminderung während der Fahrt möglich ist. Dieses Wirkungsprinzip ist jedoch während des schnellen Fahrbetriebs und bei längeren Standzeiten in Frage zu stellen. WO 2008/000570 A1 /WO 2008/000571 A1(Degussa) „Antifouling coating comprising nanoscale hydrophobic particles and method of producing it“ beschreibt die Modizifierung von Silica (AEROSILE) mit Organosilanen bzw. Silazanen. Diese Partikel sind nicht nur in den Binder eingeschlossen, sondern ragen auch aus der Schicht hinaus, so dass eine Mikrorauigkeit der hydrophoben Beschichtung entsteht, wodurch eine Anhaftung der Foulingorganismen verhindert werden soll.


In Verbindung mit diesem Patent ist auch DE 10 2006 039 638 B3 („Nanofüllstoffe, Nanokomposite aus einem organischen Bindemittel und oberflächenmodifizierten Nanofüllstoffen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung“ (FHG)) zu beachten, das die gezielte Oberflächenmodifizierung von flammpyrolytisch hergestelltem Siliciumdioxid beschreibt, allerdings wird kein spezielles Anwendungsgebiet genannt. JP 01040567 „Controlled-release compositions with cyclodextrin coatings“ beschreibt den Einbau von Cyclodextrin als Clathratverbindung in die Poren eines anorganischen Pulvers zur Anwendung in u.a. Kosmetika und Coatings. CN 1459474 A beschreibt eine Methode zur Herstellung einer antibaktieriellen Beschichtung auf Silica-Nanopartikeln (50-20.000 nm) mit Ag3PO4 bzw. TiO2. Die Beschichtung hat eine Dicke von 5-100 nm und kann sowohl in Farben, Kunststoffen, Keramik und Klebern eingesetzt werden (Kein Bezug auf Anwendung im maritimen Bereich). CN 101092539 A beschreibt die Verwendung von Silica als Controlled-Release Träger für ein Biozid (Anti-Insektizid). Die kontrollierte Freisetzung aus dem applizierten Lack durch die poröse Struktur des Trägers wird beschrieben. Eine Anwendung als Antifouling im maritimen Bereich wird nicht explizit benannt. CN101333350 + CN101333348 beschreibt eine elektrisch leitende Antifouling-Beschichtung durch Verwendung von Silica-beschichteten ZnO-Partikeln und Tourmalin-Partikeln. Durch Verwendung des piezoelektrischen Minerals Tourmalin entsteht ein elektrisches Feld an der Oberfläche, das zur Bildung von Radikalen führt. Diese Radikale wirken dem Fouling entgegen. GB2099444 A beschreibt die Verwendung von hohlen Partikeln bzw. Mikrokugeln aus Glas oder Kunststoff, die zu einer Verbesserung der „Slow Release“ Eigenschaften von Toxinen aus Lacken führt. Bevorzugt sind Partikel zwischen 1-800µm mit einer Konzentration zwischen 10-80 % bezogen auf die Trockenmasse. Ausgeschlossen sind jedoch Partikel mit einer inneren Porenstruktur, da deren Eigenschaften von denen der Hohlpartikel abweichen. JP07173452 A beschreibt inorganische poröse Partikel (z.B. poröse Silica), die mit einem antimikrobiellen Wirkstoff, einer Antihaftkomponente, einem Parfüm oder einer Agrochemikalie gefüllt und mit einem wasserlöslichen Polymer verkapselt sind. Diese werden für Schiffsfarben im Unterwasserbereich verwendet. WO0011949 A1 beschreibt die Verwendung von inorganischen Träger-Partikeln mit aktivierten Mikroporen zum Einbringen von Bioziden (z.B. Isothiazoline) in Beschichtungen. Die verwendeten Partikel haben eine Porenfläche zwischen 50-250m²/g, Porengrößen zwischen 20-50 Angstrom, BET-Oberflächen zwischen 350-1200m²/g und Partikelgrößen zwischen 1-30µm. Die Absorptionskapazität liegt bei 20 wt-% bezogen auf das Gewicht des Trägers. Der Anteil an Biozid in der Endformulierung beträgt 0,01–3 wt-%. WP1702886 A1 beschreibt die Verwendung von porösen Silica als Träger für z.B. Menthol. Die Partikel zeigen gute Absorptions- und Slow-Release Eigenschaften mit


Porengrößen zwischen 0,8-20nm, Partikelgrößen zwischen 50nm bis 100µm, mit hexagonalen Porenstrukturen. Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung im Bereich Food, Pharmazie, Kosmetik und Hygiene-Artikel. WO2007041272 A2 beschreibt die Verwendung von Capsaicin-Partikel-Compounds zur Abwehr von u.a. Mikroorganismen und marinen Lebewesen in Polymeren, Lacken und Beschichtungen. Beispiele für die verwendeten porösen keramischen Partikel sind u.a. Alumina, Zirkonia, Silikon-Nitride, Silikon-Carbid, Silica-Alumina mit Partikelgrößen zwischen 5-500µm, bevorzugt 40-125µm. Diese Partikel werden zur Weiterverarbeitung in ein flüssiges Trägermedium eingearbeitet. Der Wirkstoffanteil beträgt zwischen 5-20 % bezogen auf das Gewicht des Trägers. Der Anteil der keramischen Partikel innerhalb der Beschichtung beträgt 0,5-75 %, bevorzugt zwischen 10-30%. Die Verwendung von reinen Silica-Partikeln und der Einsatz im maritimen Bereich werden nicht beschrieben. CN100998335 A beschreibt nanoskalige antibakterielle Partikel bestehend aus einem Träger und einem antibakteriellen Wirkstoff, einem sog. Nukleocapsid. Als antibakterieller Wirkstoff können Selten-Erden-Metalle und Imidazole verwendet werden. Als Träger kann kugelförmiges mesoporöses Silizium-Dioxid verwendet werden mit Partikelgrößen zwischen 60-200nm, einer spez. Oberfläche von 600-1500m²/g und Porengrößen zwischen 2-5nm. Die nanoskaligen Komposite können in die Bakterien eindringen und die Zellwand zerstören. Die Verwendung im maritimen Bereich wird nicht explizit genannt. EP1882722 A1 beschreibt die Verwendung von Nanopartikeln oder Mikropartikeln aus Metalloxid oder inorganischen Füllstoffen z.B. Titandioxid, Siliciumdioxid für eine Antifoulingbeschichtung. Die Partikelgröße liegt zwischen 10-200nm (mit einer Kationen-Austausch-Kapazität von 10-100 milliequivalent/100g) bzw. zwischen 25-750nm für die Füllstoffe und 1-100µm (bevorzugt 2-10µm) für die Mikropartikel (agglomerierte Nanopartikel). US 20080249078 A1 beschreibt die Einarbeitung von Bioziden (z.B. Imidazole) in Lacke durch Verwendung von Nanopartikeln (CuO, ZnO, SiO2). Durch Verwendung dieser Nanopartikel wird eine langsame Freisetzung des Wirkstoffs, der an die äußere Oberfläche des Partikels gebunden ist, erreicht. WO2008130558 A2 beschreibt ungiftige umweltfreundliche Antifouling-Wirkstoffe mit „Lipophilic-Amide-Spacer-ElectroNegative“ („LASEN“) Strukturen, z.B. Capsaicin und Pseudocapsaicin, oder „TetraHydroCannibinoid“ („THC“) Strukturen. Die wirksame Antifouling-Konzentration von N-Vannillylnonanamide beträgt 20-30µM. WO2008149134 A2 beschreibt eine Antifouling-Methode durch elektrostatische Abwehr. Dazu wird ein Material mit einem negativen Zeta-Potential (< -60mV) verwendet. Das Material zeigt gleichzeitig katalytische Aktivität, so dass freie Radikale produziert werden können. Insbesondere Silizium-Dioxid bzw. Glas mit Partikelgrößen zwischen 5-40µm ist bevorzugt. Bevorzugt wird gefärbtes Glas mit Eisenoxidbestandteilen und weiteren Verunreinigungen (z.B. TiO2, ZnO) verwendet. Die Endbeschichtung weißt eine Dicke von 250-650µm auf.


JP10025206 A beschreibt eine antibakterielle Zusammensetzung aus amorphen Silica mit quaternären Ammonium-Ionen, die in verschiedene Binder-Systeme (z.B. Fasern, Papier, Plastik) eingearbeitet werden kann. Eine Verwendung im marinen Bereich wird nicht explizit genannt. BE842474 A beschreibt ein langzeit-wirksames Antifouling-Komposit. Dieses besteht aus einem Mineral (z.B. Zeolith, Silica) in dessen Porensystem ein Biozid (z.B. Organo-Zinn-Verbindung) gefüllt wird. Bevorzugt ist eine Partikelgröße bis 50µm mit Porengrößen bis 250 Angstrom. Ergänzend soll erwähnt werden, dass mit DE 103 41 397 A1 Evonik Degussa bereits ein Verfahren zum Online-Monitoring von Biofouling mittels differenzieller Durchlicht-Trübungsmessung (DTM) zum Patent angemeldet hat.

Zusammenarbeit Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden zusätzliche Freilandversuche mit MaRenate durchgeführt. Im Rahmen des VDI-Normenausschusses wirkt Evonik an der Ausarbeitung der Richtlinie „funktionale bionische Oberflächen“ mit. II. Eingehende Darstellung Arbeitspaket EDG-2 Seit Oktober 2008 wurden intensive Recherchen zum Thema marines Antifouling und kontrollierte Wirkstofffreisetzung durchgeführt (siehe auch „Stand der Technik“) Es wurden hierzu frei zugängliche ebenso wie gebührenpflichtige Literatur- und Patentdatenbanken durchsucht, wobei die Evonik Patentabteilung insbesondere bei der Erstellung geeigneter Suchmasken und dem Zugang zu nicht frei zugänglichen Datenbanken wesentliche Unterstützungsdienste leistete. Relevante Publikationen wurden gesichtet und bewertet. Wo erforderlich wurden regelmäßige Aktualisierungen in Auftrag gegeben. Folgende Themenbereiche wurden mit Priorität durchsucht:

• konventionelles Antifouling (=Stand der Technik)

• biologisch unbedenklichere Antifoulingwirkstoffe und -wirkprinzipien (nicht-bionisch)

• bionische Ansätze zu Antifouling

• Silica als Baustein von Antifouling-Wirkstoffen

Es fanden sich nur wenige aus Sicht des Projektes relevante oder kritische Publikationen, die auf den bisherigen Entwicklungsstand keinen Einfluss haben. Weiterhin wurde eine erste Marktanalyse durchgeführt, welche wesentliche industrielle Wettbewerber sowie potenzielle Kunden der zu entwickelnden Wirkstoffe/Wirkmechanismen identifiziert hat. Neben dem Stand der Technik zu Beschichtungen wurden auch Prüfmethoden für marine Beschichtungen recherchiert und hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit im Projekt bewertet. Diese Prüfmethoden beziehen sich nicht nur auf Antifouling, sondern auch auf andere grundlegende Beschichtungseigenschaften, sowie die allgemeine


physikalische Charakterisierung von Oberflächen. Diese Informationen wurden in den anderen Arbeitspaketen bei der Planung der praktischen Arbeiten berücksichtigt. Arbeitspakete EDG-1/EDG-3/EDG-4 Im Folgenden sind die durchgeführten Arbeiten und Ergebnisse der praktischen Arbeitspakete EDG-1, EDG-3 und EDG-4 kurz erläutert. Liste erfolgversprechender Abwehrmechanismen Auf Basis der Rechercheergebnisse aus Arbeitspaket EDG 2.0 wurden verschiedene Abwehrmechanismen betrachtet. Im Generellen lässt sich zwischen physikalischen und chemischen Abwehrmethoden unterscheiden. Zur chemischen Abwehr durch Antifoulingsubstanzen zählen alle Stoffe oder Zubereitungen die eine Besiedlung durch Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren verhindern. Dazu gehören insbesondere Tenside, Chelatbildner, Enzyme, Dispergiermittel, Biozide und Biostatika. Der Begriff der physikalischen Abwehr bezieht sich insbesondere auf die Modifizierung der Oberfläche. Beispiele hierfür sind das Erzeugen von Ladungsträgern oder die Radikalbildung durch photochemischen Effekt, gezielte Einarbeitung von Nano-/Mikrostrukturen oder die Beeinflussung der Oberflächenenergie. Ebenfalls zur Gruppe der physikalischen Effekte zählen ablative, selbst-polierende Lacke, die sich immer wieder von selbst erneuern. Ziel dieser Arbeit sollte die Kombination aus physikalischen und chemischen Effekten sein, um die Vorteile der Oberflächenmodifizierung mit den Effekten eines natürlichen Antifoulingswirkstoffes (z.B. Naturstoffe, Peptide) zu vereinen. Standardisiertes Prüfprotokoll für Qualitätssicherung Die gezielte Entwicklung eines Antifouling-Lackes bedarf einer umfassenden qualitativen und quantitativen Analyse. Die Liste der Beurteilungskriterien sollte dabei die Antifouling-Eigenschaften und die mechanischen Eigenschaften des Lackes beinhalten. Zur Bewertung der einzelnen Systeme wurden folgende Merkmale ausgewählt:

o Wirkstoffkonzentration auf dem Partikel in Verbindung mit max. Latenz o Feststoffgehalt im Basislack o Elastizität des Lackes o Abriebfestigkeit des Lackes o Biologische Wirksamkeit im Laborscreening o Antifoulingwirksamkeit im Freilandversuch o Abreinigungsfähigkeit (gemessen mit Hochdruckreiniger)

Trägerung und Verkapselung von Wirkstoffen auf Silica Wesentlicher Inhalt der Antifouling-Rezeptur sind silica-basierte mikrostrukturierte Antifouling-Additive, die eine einfache Einarbeitung in den Lack und die kontrollierte Freisetzung von Wirkstoffen in mariner Umgebung ermöglichen. In einem speziellen Verfahren werden die verschiedenen Silica-Typen von Evonik mit Wirkstoff imprägniert und in einem zweiten Arbeitsschritt erfolgt die Verkapselung mit mindestens einer Hüllsubstanz, die den Wirkstoff vor Zersetzung, Denaturierung und ungewollter Freigabe im Lacksystem schützt. Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung der porösen Partikel im unbeladenen und beladenen Zustand, d.h. mit Wirkstoff (lila) und Hülle (grün). Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass Wirkstoff und Hüllsubstanz in die Poren der Partikel eindringen, so dass die äußere Oberfläche weiterhin durch Kieselsäure ausgebildet wird. Dies hat den Vorteil, dass Einarbeitung


und Handling der Mikrokomposite sich nicht von herkömmlichen kieselsäurebasierten Lackadditiven (z.B. Mattierungsmittel, Rheologieadditive) unterscheiden.

Abbildung 1:Unbeladener und Beladener (Aktiv+Hülle) pöröser Silica-Träger

Wichtige Arbeitsinhalte dieses Teilpaketes waren die Anpassung des Verfahrens an die gewählten Wirkstoffe, Auswahl geeigneter Träger-Silica, Auswahl der Hüllsubstanzen für die kontrollierte Freigabe des Aktivstoffs im Meerwasser und insbesondere auch die Überprüfung der Einarbeitungseigenschaften in den Basislack (keine ungewollte Wechselwirkung). Die Auswahl der verwendeten natürlichen Wirkstoffe erfolgte nach den zuvor festgelegten Kriterien (u.a. natürliche Herkunft, biologisch abbaubar und unbedenklich, kein Gefährdungspotential, Preis), und einer ersten Analyse der antimikrobiellen Wirksamkeit im mikrobiologischen Test (s.u.). Als Hüllsubstanzen wurden insbesondere Substanzen aus der Gruppe der bioabbaubaren Polymere und Polysaccharide ausgewählt. Die Freisetzungskinetik der Wirkstoffe aus den partikulären Additiven und aus den fertigen Lacken wurde durch Diffusions- und Leaching-Experimente ermittelt. In Abbildung 2 ist beispielhaft eine Freisetzungskurve für den Wirkstoff Geraniol gezeigt. Die Freisetzung erfolgte in diesem Beispiel als Extraktionsversuch mittels Cyclohexan, dabei kann über den Messzeitraum von 7 Tage eine kontinuierliche Wirkstofffreigabe beobachtet werden. Durch Variation der Herstellparameter kann die Freisetzungskinetik schrittweise an die Systemanforderungen angepasst werden.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 50 100 150 200

Zeit [h]

Konzentration [wt-%]

Abbildung 2: Freisetzungsprofil: Extraktion von Geraniol aus den Mikrokompositen


Zur quantitativen Analyse der freigesetzten Wirkstoffmengen wurde neben der Gaschromatographie mit FID auch UV-VIS- und Leitfähigkeitsmessungen in Abhängigkeit vom eingesetzten Wirkstoff durchgeführt. Die Wirkstofffreisetzung aus Lacksystemen wurde in Anlehnung an DIN EN ISO 15181-1: Beschichtungsstoffe – Bestimmung der Auswachsrate aus Antifouling-Beschichtungen durchgeführt. Bei dieser Methode wird nach definierten Zeitintervallen die Auswaschrate an rotierenden beschichteten Zylindern bestimmt. Die Konzentrationsbestimmung erfolgt mit den o.g. Methoden. Die freigesetzten Wirkstoffmengen lagen in den bisher durchgeführten Analysen unterhalb der Detektionsgrenze mittels GC. Neben der Wirkstofffreisetzung kann durch Verwendung der genannten partikulären Antifouling-Additive auch eine gezielte Oberflächenstrukturierung nach natürlichen Vorbildern (z.B. Hai, Muscheln) generiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass durch Variation der Konzentrationen der ausgewählten Additive, deren Partikel im Größenbereich von 5-300µm liegen, verschiedenste Oberflächentopographien erzeugt werden können (Abbildung 3). Nach der erfolgreichen Optimierung der Oberflächenstrukturierung wurden die Beschichtungen im Labor und im Freilandversuch hinsichtlich ihrer antimikrobiellen Wirksamkeit überprüft (s.u.).

Fest auf der Oberfläche verankerte Toxine Neben der oben dargestellten Mikroverkapselung von natürlichen Antifoulingwirkstoffen und der Oberflächenstrukturierung beruht ein weiteres Antifouling-Konzept auf der festen Anbindung von Wirkstoffen an die Lackoberfläche. Ein Vorteil dieses Konzeptes besteht darin, dass keine Abgabe von Substanzen an die Umgebung erfolgt und somit die Wirkstoffkonzentration über den gesamten Anwendungszeitraum konstant ist. Die innerhalb der abgelaufenen Projektlaufzeit seitens Evonik untersuchten Wirkstoffe waren für dieses Konzept nicht geeignet, da eine permanente Anbindung an die Oberfläche der Kieselsäurepartikel z.B. über

Abbildung 3: Oberflächentopogramme: Gezielte Erzeugung verschiedener Strukturen


Silanolgruppen unter Beibehaltung der Wirksamkeit nicht möglich war. Die vom Fraunhofer IFAM entwickelten Peptide sind für derartige Konzepte besser geeignet. Diese wurden aber seitens Evonik bisher nur auf ihre antimikrobielle Wirksamkeit und auf die Möglichkeit der Einbringung in die porösen Träger untersucht. Die Resultate zu den ersten Wirksamkeitsuntersuchungen der Peptide sind im nachfolgenden Abschnitt zum Bioscreening dargestellt (siehe Abbildung 8). Verankerte Mischoxide (Oberflächenredoxpotential) Eine weitere Möglichkeit zur Abwehr von Mikro- und Markoorganismen von der Oberfläche besteht in der Modifizierung der Lackoberfläche hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften. Durch die Generierung von Redoxpotentialen (Ionen-/Elektronen-Wechselwirkungen) kann eine umweltfreundliche giftfreie Antifoulingwirkung erzielt werden. Natürliche Vorbilder in diesem Zusammenhang stellen Mineralgesteine (z.B. Tourmaline, Basalte) dar, die wenig oder kaum von biologischen Organismen besiedelt werden. Aus diesem Grund wurde ein erstes Screening mit Basalt durchgeführt. Neben der Freilandbeprobung von Basalt als Naturgestein wurden auch antimikrobielle Tests und Lackformulierungen mit Basaltfasern bzw. Basaltpartikeln durchgeführt. In Abbildung 4 sind Fotografien eines Hemmhoftests dargestellt. In der vergrößerten Darstellung ist zu erkennen, dass die Basaltfasern zwar nicht von Mikroorganismen bewachsen werden, aber eine hemmende Wirkung, d.h. ein unbewachsener Bereich im Umfeld der Fasern ist ebenfalls nicht erkennbar.

Abbildung 4: links: Hemmhoftest mit Basaltfasern (Vergrößerung unten), rechts: Basaltstein nach Freilandversuch

Auch in den Freilandversuchen mit Basaltgestein konnte keine nennenswerte Antifoulingwirksamkeit des Basaltgesteins festgestellt werden, wie in Abbildung 4 (rechts) anhand des Basaltgesteins sichtbar ist. Standardisiertes Screening-Verfahren für Biofilm-Aufwuchs Als Ergebnis der umfangreichen Literaturrecherche wurde keine standardisierte Methode zum effizienten Screening von Antifouling-Lacken gefunden. Bekannte


Testmethoden zur Beurteilung der Antifouling-Wirksamkeit (u.a. ASTM-Standards) basieren auf umfangreichen und zeitaufwändigen Freilandversuchen. Ein Ansatz zur schnelleren Bewertung neuer Lacksysteme beruht auf der Annahme, dass es zwischen dem Aufwuchs von Mikrofoulern (z.B. Bakterien) und dem Aufwuchs von Makrofoulern (z.B. Seepocken) eine Korrelation gibt. In Abbildung 5 ist der Zusammenhang zwischen Mikro- und Makrofouling dargestellt.

Abbildung 5: Zeitlicher Ablauf und Zusammenhang zwischen Mikro- und Makrofouling

Es wird dabei angenommen, dass vor dem Aufwuchs durch Makrofouler, wie etwa Seepocken und Muscheln zunächst eine Primärbesiedlung durch Mikrofouling-Organismen stattfindet, die zu einer Konditionierung der Oberfläche führt. Wird die Ansiedlung mit Primärorganismen verhindert, so wird auch der nachträgliche Aufwuchs durch Makrofouler verhindert. In der Literatur ist diese Korrelation ein Streitpunkt, da es auch gegenläufige Meinungen gibt, die davon ausgehen, dass Makrofouling unabhängig vom Fouling durch Mikroorganismen ist. Ein erfolgreicher Nachweis der Korrelation durch Einführung eines geeigneten Labor-Analyseverfahrens würde zu einer Vereinfachung und Beschleunigung der Antifouling-Lack-Analyse führen. Auf Basis des Evonik-internen Erfahrungsstands zum Thema Biofouling (u.a. in Wärmetauschern) wurden ausführliche Recherchen zu standardisierten Screening-Labor-Verfahren durchgeführt und diskutiert. Eine Diplomandin (Frau Nicole Stephan, FH Mannheim1) erarbeitete einen Literaturüberblick, Beschaffungsquellen für Nährmedien/Organismenstämme und erste Versuchspläne. Parallel wurden verschiedene Substrate und Basislackformulierungen hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit (Diplomandin Indra Belusa, FH Flensburg2) überprüft, bevor im Frühjahr 2009 mit dem Aufbau des Bioscreening-Teststands begonnen wurde. Zentrales Element des Versuchsaufbaus bilden geschlossene Beprobungszellen, die sog. Biocoupon-Reaktoren (BCR, Abbildung 6), die unter sterilen Bedingungen eine ausreichende Licht- und Nährstoffversorgung der Organismen garantieren.

1) Nicvole Stephan: Entwicklung einer Screening-Methode zum Testen der Wirksamkeit von marinen Antifouling-Beschichtungen, Diplomarbeit FH Mannheim, 31. 05.2009 2) Indra Belusa: Multikomposite fur neuartige multifunktionelle Beschichtungen, Diplomarbeit FH Flensburg, 30.07.2009


Abbildung 6: Bioscreening-Laboraufbau mit Umwälzpumpe

Zur Evaluierung der Methode wurden zunächst Analysen an kommerziell erhältlichen Lacken (u.a. International Cruiser Uno, Intenational Ecoprotect) durchgeführt. Neben der Kultivierung und Hälterung der marinen Organismen Ps.atlantica (Bakterium) und C.autotrophica (marine Mikroalge) umfasst die Methodik insbesondere die reproduzierbare Beprobung und Erfassung der relevanten Versuchsparameter (z.B. Nährstoffgehalt, pH-Wert, Sauerstoffgehalt). Die quantitative Beurteilung des Experiments erfolgt durch Keimzahlbestimmung (Auszählen der von der Oberfläche abgewaschenen Lebendkeime im Vergleich zur Referenz) und Oberflächen-Färbemethoden (Einfärbung von Organismen durch z.B. Fluoreszenzmarker (Filmtracer™ Live/Dead® Biofilm viability Kit) mit anschließender Fluoreszenzmikroskopie). Durch die kontinuierliche Optimierung der Methode konnte die Analysenzeit während des Projektverlaufes deutlich verkürzt und somit die Effizienz erheblich gesteigert werden, wodurch die Beprobung größerer Probenzahlen im Labormaßstab möglich wird.


Insbesondere durch Wiederholversuche konnte die Aussagekraft der Methode bestätigt werden. Neben der Beprobung von Wirkstoffen als Antifouling-Aktiv konnten mittels des Labor-Screening-Verfahrens auch die bewuchsreduzierende Wirkung von strukturierten Lacken nachgewiesen werden. Abbildung 7 zeigt in einer Gegenüberstellung den prozentualen Flächenbewuchs der Basislackformulierung, eines strukturierten Basislacks sowie eines strukturierten Basislackes mit zwei verschiedenen Wirkstoffen.

Abbildung 7: Bewuchsreduzierende Wirkung im BCR

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der biologischen Analysearbeiten ist die Charakterisierung der identifizierten und synthetisierten Naturstoffe bzgl. ihrer antimikrobiellen Wirksamkeit mittels Substanztest. Dabei wird die antimikrobielle Wirksamkeit der Reinsubstanz in wässriger Suspension gegen Ps.atlantica betrachtet. Positive Ergebnisse konnten während der Projektlaufzeit beispielsweise für die Substanzen Geraniol,erzielt werden. Für Capsaicin, Barettin und Magainin wurde kein positives Ergebnis im Substanztest erzielt. Die genannten Peptide (Barettin, Magainin, Lactoferrin) wurden vom Fraunhofer IFAM synthetisiert und an Evonik geliefert. Das synthetisierte Peptid TET-127-R vom IFAM wurde außerdem auch auf seine Wirksamkeit nach der Trägerung mittels Substanztest untersucht (Abbildung 8). Es ist zu erkennen, dass bereits eine Wirkstoffkonzentration von 0,1g/L bezogen auf die Lösung eine wachstumshemmende Wirkung auf die Testorganismen hat. Weitere Untersuchungen hinsichtlich einer Antifoulingwirksamkeit nach der Einarbeitung in das Lacksystem wurden bislang nicht durchgeführt, da die seitens IFAM gelieferten Wirkstoffmengen für weitere Untersuchungen nicht ausreichend waren.


Abbildung 8: Hemmende Wirkung von geträgertem TET-127-R

Testeinrichtung für Entfernbarkeit/Anhaftungsfestigkeit

Abbildung 9: Hochdruckreinigerteststand, rechts: Blick in die Kammer mit Düse und Plattenhalterung

Neben der Reduzierung des Fouling-Bewuchses wurde auch die leichtere Abreinigung von nicht verhindertem Bewuchs betrachtet. Um eine qualitative und quantitative Bewertung zur Abreinigungsfähigkeit verschiedener Lacksysteme vornehmen zu können wurde ein Hochdruckreiniger-Teststand zur analytischen Untersuchung konstruiert und am 1.September 2009 erfolgreich in Betrieb genommen (Abbildung 9). Der Teststand besteht aus einer gekapselten Kammer, in der eine zur Hochdruck-Düse gerichtete Platte pneumatisch durch den Hochdruck-Düsenstrahl bewegt werden kann. Im Betrieb kann sowohl Süß- als auch Salzwasser im Druckbereich von bis zu 320bar verwendet werden. Neben der Überprüfung der Abreinigung von bewachsenen Platten kann mit diesem Tool auch die mechanische Stabilität der Lacke untersucht werden. In der ersten Freilandbeprobung Ende


September 2009 wurde die reproduzierbare quantitative Analyse mittels dieses Teststandes erprobt und verifiziert. Ein besonderer Vorteil des Hochdruckreinigerteststandes ist die Mobilität des Systems. Aufgrund der vorhandenen Anschlussmöglichkeiten durch Kompressor und Hauswasserwerk kann das System direkt vor Ort am Hafenbecken eingesetzt werden.

Korrelation zwischen Biofilm-Aufwuchs/-Anhaftung und Aufwuchs/Anhaftung höherer Fouling-Organismen Ein besonders kritischer Aspekt innerhalb des Projektes war die Überprüfung der Korrelation zwischen den durchgeführten Laborscreening-Versuchen und den Freilandexperimenten. Ziel der Entwicklung eines schnellen standardisierten Laborscreening-Verfahrens war es, die aufwändigen und saisonabhängigen Freilandversuche teilweise zu ersetzen. Zur Evaluierung wurden bereits in der Saison 2009 entsprechende Versuche mit dem Wirkstoff Geraniol auf Basis des Lacksystems Silikopon®EF durchgeführt. Nach erfolgreichen Laborversuchen wurden die Lackformulierungen in der Meldorfer Bucht (Nordsee) von Juli-Oktober 2009 beprobt. Mittels des entwickelten Hochdruckreiniger-Teststands konnte am Ende der Freilandbeprobung nachgewiesen werden, dass die mit Antifouling-Addtiven ausgestatteten Lacke im Vergleich zu den Referenzsystemen eine Reduzierung des Makrofoulingaufwuchses um rund 20% im Bezug auf die Gesamtmasse erreichten. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass durch Verwendung der entsprechenden Additive keine nachweisbare Beeinträchtigung der Lackstabilität bei der Abreinigung auftritt. Damit konnte erstmals dargestellt werden, dass die mittels Laborverfahren identifizierten Rezepturen vergleichbare Resultate im Realversuch liefern und ein Zusammenhang zwischen Mikrofouling und Makrofouling vermutet werden kann. Im zweiten Projektjahr wurden darauf aufbauend weitere Antifouling-Formulierungen im BCR-Laborversuch charakterisiert und evaluiert, so dass zu Beginn der Freilandsaison 2010 weitere vielversprechende Formulierungen im Freiland getestet werden konnten. Im Laborversuch wurden, wie im obigen Abschnitt dargestellt, Formulierungen auf Basis von verschiedener Wirkstoffe und verschiedene Strukturierungen (Lacksystem Silikopon®EF, Setalux) erfolgreich identifiziert und daraufhin im Freiland ausgelagert. Die Auswertung der Freilandversuche erfolgte nach folgenden Kriterien:

o Optische Beurteilung des Bewuchses o Gesamtmasse des Bewuchses o Anzahldichte der anhaftenden Seepocken nach der letzten Reinigungsstufe

(200 bar) o Abreinigungsfähigkeit (Hochdruckreiniger-Teststand) o Mechanische Stabilität des Lackes bei Abreinigungsversuchen

Eine besondere Gewichtung wurde auf den Bewuchs durch Seepocken gelegt, da diese im Fokus des marinen Antifoulingproblems stehen. In Abbildung 10 sind Ergebnisse aus der ersten Probenserie für den Bewuchs mit Seepocken dargestellt. Aus dem Diagramm ist zu erkennen, dass mittels der bionischen Antifouling-Formulierungen auf Basis natürlicher Wirkstoffe und Strukturierungen eine deutliche Reduzierung des Bewuchses durch Seepocken gegenüber der Vergleichsprobe (Silikopon-Basis) erzielt wurde. Ähnliche Ergebnisse wurden auch mit den anderen Testformulierungen erzielt, wie der Grafik zu entnehmen ist.


Die Vermutung aus dem ersten Versuchsjahr, dass es zwischen einer Antifouling-Wirkung gegen Mikroorganismen und Makrofouler einen Zusammenhang gibt, konnten mit den durchgeführten Versuchen 2010 somit bestätigt werden. In der Schlussfolgerung bedeutet dies, dass das entwickelte Laborscreening-Verfahren ein effektives Tool darstellt um saisonunabhängig und standardisiert Antifouling-Lacke zu vergleichen und zu optimieren, bevor ausgewählte Formulierungen dem aufwändigeren Freilandversuch unterzogen werden.

Flächenbewuchs

Hartes Fouling

Silikopon-Basis

Struktur

Wirkstoff 3Wirkstoff 2

Wirkstoff 1

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

# Seepocken/10 cm²

Abbildung 10: Verbleibender Seepockenbewuchs nach der letzten Reinigungsstufe

Neben den statischen Versuchen in der Meldorfer Bucht wurden im zweiten Projektjahr erstmalig auch dynamische Versuche durchgeführt. Ziel dieser Untersuchungen war es realitätsnahe Bedingungen zu schaffen, so dass ein Wechsel zwischen Stand- und Fahrzeit (6h Stillstand, 6h Rotation) simuliert werden konnte. In Abbildung 11 sind die schwimmende Versuchsplattform in Hooksiel, sowie der Versuchsaufbau gezeigt.

Abbildung 111 Plattform & Rotationsteststand in der Bucht Hooksiel

Die dynamisch beprobten Platten in der Bucht Hooksiel zeigten im Vergleich zu den beprobten Platten in der Meldorfer Bucht sehr viel weniger Fouling-Bewuchs.


In Abbildung 12 ist der Flächenbewuchs durch Makrofoulingorganismen (Seepocken) nach der letzten Reinigungsstufe dargestellt. Analog zum Ergebnis der statischen Versuche zeigten der strukturierte Lack (Struktur), Wirkstoff 2 (SilSS) und Wirkstoff 3 (SilCas) deutlich weniger Restbewuchs als der Basislack.

SilSS (Unterwasser)

SilCas (Unterwasser)

Sil (Unterwasser)

Struktur (Unterwasser)

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Seepocken/10cm²

Abbildung 12: Seepockenbewuchs nach 200 bar-Reinigungsstufe der dynamisch beprobten Platten

Eine vielversprechende Rezeptur für kurzzeitige Wirksamkeit In der antimikrobiellen Labor-Analyse mittels Biocoupon-Reaktor zeigte im ersten Projektjahr die Lackformulierung auf Basis von Silikopon®EF mit dem Wirkstoff Geraniol die besten Resultate. Im Vergleich zum Referenzsystem ohne Wirkstoff konnte eine Biofilmreduzierung von 99% (2-log-Stufen) nachgewiesen werden. Dieses positive Resultat wurde im Freilandversuch bestätigt. Im Realversuch konnte für die „Biona-Lacke“ im Beprobungszeitraum von 3 Monaten eine Makrofouling-Bewuchsreduzierung um 20% im Bezug auf die Gesamtmasse des Bewuchses nachgewiesen werden. Im weiteren Projektverlauf wurde der Wirkstoff Geraniol auf Grund seiner chemischen und physikalischen Kennzahlen (u.a. WGK, Flüchtigkeit, Geruch) nicht weiter betrachtet. Im zweiten Projektjahr konnten weitere naturanaloge Wirkstoffe und auch Strukturierungen auf Basis von Silica hinsichtlich ihrer Antifoulingwirksamkeit im Labor identifiziert werden. Im Freilandversuch konnte für die Formulierungen auf Basis der genannten Wirkstoffe in Kombination mit einer Strukturierung im Bezug auf Seepocken eine Bewuchsreduzierung um mehr als 50% nachgewiesen werden.

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BMBF-Fkz 01Rb0709D Bio-inspiriertes Antifouling · Bio-inspiriertes Antifouling 3 Die in dem vorliegenden Projekt entwickelten Rezepturen dienen der Herstellung von Lackoberflächen,