Rostock

Der Schwimmfarn Salvinia ist der perfekte Taucher: Zwischen feinen Haaren auf den Blättern hält die Pflanze bei Abtauchen eine Luftschicht fest – und kann damit auch unter Wasser atmen. Diese Erfindung der Natur haben sich Forscher jetzt abgeschaut, um daraus eine neue Methode für die Beschichtung von Schiffsrümpfen zu entwickeln. Aircoat (englisch: Luftmantel) lautet der Name des Projekts, das eine „bahnbrechende Technologie“ sei, teilt das Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen (CML) in Hamburg mit.

Die Potenziale von Aircoat seien „enorm“, betont Projektkoordinator Johannes Oeffner vom Fraunhofer CML: „Erste Schätzungen zeigen, dass die Aircoat-Technologie mindestens 25 Prozent des Kraftstoffverbrauchs von Schiffen und damit 25 Prozent der Abgasemissionen reduzieren kann.“ Das auf drei Jahre angelegte Projekt wird den Angaben zufolge von der Europäischen Kommission mit 5,3 Millionen Euro gefördert.

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Paradebeispiel für bionische Anwendung

Als „Paradebeispiel für eine bionische Anwendung“ bezeichnet das CML das Projekt. Grundlage dafür ist der sogenannte Salvinia-Effekt, der für die technologische Anwendung umgesetzt werden soll. Man habe „eine Methode zur Herstellung einer künstlichen Oberfläche entwickelt, die den Effekt im Labor nachahmt“, erklärt der Nanotechnologie-Experte Prof. Thomas Schimmel von der Universität Karlsruhe.

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Ein entsprechender Prototyp sei vor mehr als fünf Jahren unter Wasser gesetzt worden und noch immer mit einer permanenten Luftschicht bedeckt. „Er bleibt seit mehr als fünf Jahren unter Wasser trocken“, betont Prof. Schimmel, der als Pionier der Luftbeschichtung unter Wasser gilt.

Uni Rostock forschte mit

An der Erforschung des Salvinia-Effekts waren auch Experten der Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik der Universität Rostock beteiligt. Bei dem Verbundprojekt Ares – Laufzeit von 2013 bis 2017 – wurde der Luftmantel nach pflanzlichem Vorbild unter anderem auf seine Hochseetauglichkeit getestet.

Ein mit einer permanenten Luftschicht umgebener Schiffsrumpf könnte den Treibstoffverbrauch um rund zehn Prozent senken, lautete eine vorläufige Schätzung zum Beginn des Projekts. Mittlerweile gehen die Forscher von deutlich höheren Einsparungen um die 25 Prozent aus.

Aida setzt auf Teppich aus Luftblasen

Auch die Rostocker Kreuzfahrtreederei Aida Cruises setzt auf eine Art Luftmantel. Die beiden neuesten Schiffe der Flotte – die „Aidaperla“ und die „Aidaprima“ – fahren den Angaben zufolge als erste Kreuzfahrtschiffe weltweit auf einem Teppich aus Luftblasen. Durch diese spezielle Technologie würden die „Reibung erheblich verringert und Antriebsenergie eingespart“. Die auf der japanischen Mitsubishi-Werft gebauten Schiffe wurden 2016 beziehungsweise 2017 in Dienst gestellt.

Bei dem Aircoat-Projekt werden Schiffsrümpfe mit selbstklebenden Folien beschichtet, auf denen sich eine dünne Luftschicht zwischen Schiff und Wasser bildet. Die Luftschicht wirkt laut Fraunhofer-CML als Barriere zwischen Wasser und Rumpf. So könnten Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionen reduziert werden.

Luft schützt den Schiffsrumpf

Die Initiatoren machen noch weitere Vorteile aus. Die Luftschicht schütze den Rumpf vor dem Bewuchs mit Meeresorganismen. Dies werde gegenwärtig noch „mit hochgiftigen Beschichtungen bekämpft“. Zudem würden keine giftigen Substanzen aus den Schiffsanstrichen unter der Luftschicht mehr freigesetzt und der Schiffslärm gemindert. Am Aircoat-Projekt sind neben deutschen Forschungseinrichtungen Partner aus Zypern, Finnland und Belgien beteiligt.

Der Verband für Schiffbau und Meerestechnik (VSM) sieht perspektivisch Chancen für den Salvinia-Effekt in der Schifffahrt: „Langfristig ist dies sicherlich eine mögliche Option. Kurzfristig vielleicht noch nicht“, sagt VSM-Geschäftsführer Ralf Sören Marquardt. Diese Möglichkeit sei zunächst „sicher noch teurer als die Biozid-Beschichtungen, die meist vom Reeder spezifiziert und beigestellt werden“.

Bionik: Natur und Technik In der Bionik werden Phänomene aus der Natur auf die Technik übertragen. Die Bionik ist eine junge Wissenschaft, deren wirtschaftliche Bedeutung noch relativ gering ist. Doch das Interesse an bionischen Entwicklungen steigt. Ein klassisches Beispiel für Bionik ist Leonardo da Vincis Idee, den Vogelflug auf Flugmaschinen zu übertragen. Beispiele aus dem modernen Alltag sind u. a. der von Kletten inspirierte Klettverschluss sowie Propeller, die an den Flügelfrüchten des Ahorns angelehnt sind.

Axel Meyer