Медь против биообрастания: как ученые нашли способ не вредить природе и защищать поверхности

Все, что находится в воде или соприкасается с ней, со временем обрастает ракушками, водорослями и другими живыми организмами. Это происходит не только с кораблями, но и с нефтяными платформами, подводными газопроводами, коммуникационными кабелями, гидроэлектростанциями и системами охлаждения предприятий.

Биообрастание серьезно влияет на технику: усиливает коррозию материалов, приводит к выведению из эксплуатации. Изображение сгенерировано нейрохудожником

Для защиты объектов используют разные методы, от механической очистки до специальных покрытий с токсичным действующим веществом, чтобы отпугнуть водные организмы.

Какие методы используют для защиты от биологического обрастания

Современные экологические требования привели к ужесточению контроля за применением антиобрастающих покрытий и биоцидных соединений. Изображение сгенерировано нейрохудожником

Электрохлорирование

Титан используется как катод, а титан, покрытый платиной, — как анод. На анодах образуется хлор, который предотвращает нарост живых организмов.

Оксид трибутилолова

Используется в антифоулинговых красках для предотвращения роста водорослей, моллюсков и бактерий на корпусе судна. Использование этого вещества ограничено или запрещено во многих странах из-за его токсичности.

Эпоксидные и силиконовые покрытия

Самый экологичный, но пока малораспространенный способ. Силиконовые покрытия создают гладкую поверхность, на которой трудно закрепиться ракушкам и водорослям. Эпоксидные покрытия обладают высокой прочностью и стойкостью к абразивному износу.

Политетрафторэтилен (PTFE)
Используется для создания гладких поверхностей, чтобы затруднять прилипание живых организмов.

Ультразвуковая система

Ультразвуковая система отправляет высокочастотные электрические импульсы на датчики, установленные на корпусе корабля. Эти импульсы создают на поверхности микровибрации, которые предотвращают прикрепление водорослей и моллюсков к корпусу судна. Это экологически безопасное решение, не использующее токсичные химикаты и не вредящее природе.

Электричество

Ученые Северо-Кавказского федерального университета предложили использовать для борьбы с биообрастанием электричество. Оно предотвращает образование биопленки из бактерий на трубопроводах.

Медь

Высокая электропроводность, коррозионная устойчивость и антимикробные свойства меди позволяют использовать ее в системах водоснабжения для предотвращения роста бактерий.

Как правильно использовать уникальные свойства меди против микроорганизмов

Многие противообрастающие покрытия содержат медные соединения — биоциды. Это самый популярный способ защиты судов от бесконечных водорослей и ракушек со времен, когда современное судоходство только начало развиваться. Изображение сгенерировано нейрохудожником

Биоциды так эффективны неспроста: в высоких концентрациях они токсичны, разрушают клетки живых организмов и загрязняют окружающую среду.

Ученые из Института физики прочности и материаловедения СО РАН совместно с коллегами из Севастопольского и Томского университетов разработали безопасные для морских обитателей составы биоцидных красок. Такая краска состоит из полупроводника на основе оксида цинка или диоксида титана и компонента, поглощающего видимый свет. Концентрация биоцидов небольшая, окружающей среде не вредит, а технические поверхности защищает.

Новая краска успешно прошла испытания в Севастопольском университете. Пластины, обработанные ей, помещали в аквариумы на несколько месяцев. Численность морских организмов в экспериментальных емкостях не снизилась, их жизнь не пострадала. При этом к пластинам они не прилипали.