Производства противообрастающих покрытий. Снижение риска воздействия биоцидов.

После введения всемирного запрета на использование трибутилолова (ТБО) в противообрастающих покрытиях в 2003 году производители морских покрытий были вынуждены скорректировать составы своих красок в отношении содержания различных биоцидов, причем предпочтительным кандидатом стала медь в сочетании с вспомогательными биоцидами.

Биоциды, пригодные к использованию производителями краски, регулируются Директивой 98/8/EC о размещении на рынке биоцидных продуктов. Результатом принятия этой директивы стало сокращение количества сертифицированных биоцидов, допустимых для использования в противообрастающих покрытиях, всего до 12 активных веществ. Морские перевозки - это глобальная отрасль, в основе которой лежит концепция своевременной доставки. Поэтому неустойки за отступление от графика и повышенные расходы на топливо здесь не приемлемы. Необходимо было найти дополнительное решение для борьбы с обрастанием корпусов судов.

 

Рисунок 1.  Циприсовидная личинка балянуса.

 

От НИОКР до коммерциализации

 

В феврале 2000 года биологи из Гётеборгского университета опубликовали научную статью о биологическом обрастании в шведских водах. Исследователи изучали, как можно использовать различные вещества, предотвращающие осаждение твердых загрязнений при растворении в морской воде. Предметом данного исследования стали балянусы Amphibalanus improvisus и образование их колоний в личиночной стадии на искусственных поверхностях (рисунок 1). Цель исследования состояла в том, чтобы определить активные соединения адренорецепторов, управляющие поведением личинок балянусов, чтобы препятствовать оседанию личинок беспозвоночных. Дальстром и соавт.  (2000) обнаружили, что рецепторы личиночной стадии удивительно чувствительны к одному веществу − медетомидин (таблица 1). Это биологически активное вещество предотвращает попытки оседания личинок балянусов на твердых поверхностях. Кроме того, медетомидин отличался своим обратимым действием. Личинки, вступившие в контакт с этим веществом, по-прежнему могли в дальнейшем превратиться в молодые особи без видимых вредных последствий.

 

В сотрудничестве с двумя финскими университетами шведские исследователи обнаружили, что медетомидин может связываться с определенной группой рецепторов, октопаминовыми рецепторами. Рецепторы клонировали и установили причинно-следственную связь между рецептором и медетомидином. Дальнейшее изучение позволило исследователям найти зависимость между связыванием октопаминовых рецепторов и изменением поведения личинок на поверхности. Это объясняет высокую эффективность вещества в предотвращении оседания и сдерживании личинок балянусов при его использовании в составе противообрастающей краски без токсичного действия на самих усоногих.

 

При первоначальных испытаниях было сделано еще одно открытие. Примечательно, что полимерная пленка, содержащая медетомидин в концентрации, эквивалентной 0,02 массово-объемных процентов, отторгала 97% агрессивных усоногих через две недели и 96% через четыре недели. Других крупных обрастателей не было вообще. Кроме того, медетомидин отличается потенциалом для крупномасштабного синтеза: его склонность накапливаться на границе раздела твердой и жидкой фазы по всей поверхности.

 

Эти важные результаты исследований ускорили разработку первой в отрасли биотехнологии, направленной на предотвращение биообрастания. Компания I-Tech AB коммерциализировала использование медетомидина в морских покрытиях, обладая всеми правами на интеллектуальную собственность и нормативно-правовой базой на вещество, предотвращающее биологическое обрастание, под торговым названием Selektope. Сегодня компания I-Tech управляет самым крупным и эффективным производством медетомидина.

 

На данный момент медетомидин используется в самополирующихся покрытиях или в полимерных покрытиях с контролируемым высвобождением. Это биоцид, который обладает оптимальными противообрастающими свойствами при низких концентрациях (наномолярных). Для достижения полной защиты от обрастания балянусами в составе влажной краски должно быть 0,1-0,3 вес.%. Используется всего 2 г медетомидина на 1 л краски, что сопоставимо с 500-700 г оксида меди на 1л краски, который используется для предотвращения прикрепления усоногих.

 

Selektope (медетомидин) поставляется производителям краски в виде порошка. Однако специалисты компании I-Tech советуют своим клиентам добавлять биоцид в виде раствора в подходящем растворителе, чтобы обеспечить непрерывное высвобождение и долговременный ресурс. Легче получить однородную смесь в краске, если продукт используется в виде раствора, а не добавляется в виде твердого порошка. Согласно рекомендациям I-Tech, биоцид также следует добавлять в начале производственного процесса, а не после изготовления состава.

 

Повышенная безопасность

 

В процессе производства краски используется защитная одежда, которая защищает персонал от вредного воздействия; это стандартное правило для работы с противообрастающими веществами. Чтобы предотвратить вредное воздействие, разработаны правила техники безопасности, применяемые в процессе производства и нанесения краски. В целях безопасности следует работать с веществом Selektope строго в соответствии с инструкциями и соблюдать процедуры индивидуальной защиты. Компания I-Tech следит за безопасностью посредством проведения регулярных проверок производителей и предоставления информации о безопасном обращении с данным веществом в процессе изготовления краски.

 

Тем не менее, чтобы дополнительно повысить безопасность в процессе производства противообрастающих покрытий, компания I-Tech разработала уникальное инновационное решение для беспыльного добавления медетомидина в жидкие краски.

 

В 2018 году компания I-Tech представила принципиально новый способ упаковки, который изменил текущее представление о добавлении биоцидов в процессе изготовления краски. Встроенная, беспыльная, растворимая система упаковки из вспенивающегося полистирола (ПСВ) позволяет производителям покрытий добавлять Selektope в краску в герметичном контейнере, не открывая его. Это обеспечивает беспыльную загрузку 100% порошкового материала Selektope в жидкую краску, полностью, исключая образование пыли. Контейнер из ПСВ полностью и почти мгновенно растворяется, не оставляя следов в системе покрытий. Это позволяет производителям наиболее эффективно использовать действующее вещество и повышать безопасность на предприятии.

 

Каждый контейнер из ПСВ снабжен навинчивающейся крышкой CurTec из полиэтилена повышенной плотности с фиксатором, что повышает ударопрочность и делает его надежным при транспортировке. Полная контейнерная система может содержать 300-800 г Selektope (медетомидина) в виде сухого порошка, при этом вес самого контейнера из ПСВ очень мал (18 г) (рисунок 2).

 

Официальный выход на рынок контейнеров из ПСВ компанией I-Tech AB сопровождался всесторонними испытаниями, которые подтвердили пригодность для использования в производственном процессе без ущерба для характеристик краски. Поскольку полистирол становится неотъемлемой частью лакокрасочной системы, для контейнеров использовался ПСВ особого качества, полностью одобренный несколькими мировыми лакокрасочными компаниями. Кроме того, полное растворение ПСВ способствует сокращению отходов и повышает эффективность использования Selektope.

 

В последние годы компания I-Tech успешно расширила производство по своей уникальной технологии от объемов, измеряемых в килограммах, до надежной производственной платформы по изготовлению нескольких тонн продукции. Эта инновация в сфере упаковки биоцидов от компании I-Tech способствует безопасному использованию Selektope и кардинально меняет способ добавления биоцидов в процессе производства краски. Поэтому эта перспективная технология пользуется повышенным спросом на рынке.

 

Рисунок 2 Конструкция контейнера из ПСВ.

 

Доказанная эффективность

 

С момента выхода технологии на рынок более 300 судов было покрыто противообрастающими покрытиями, содержащими Selektope. Совсем недавно бермудская компания Team Tankers International объявили о том, что выделяют четыре дополнительных судна для использования защиты на основе противообрастающего вещества Selektope после получения выдающихся результатов 40-месячного испытания противообрастающего покрытия на основе этой технологии на своем танкере MR.

 

Вертикальные борта танкера Team Calypso с полной грузоподъемностью 46067 т были покрыты противообрастающим покрытием SEAFLO NEO CF-Premium от компании Chugoku Marine Paints, содержащим Selektope, во время пятилетнего докования верфи Sembcorp, Сингапур, в 2015 году.

В последние 40 месяцев танкер MR активно эксплуатировался на различных торговых путях по всему миру, часто попадая в места биологического обрастания с температурой воды > 25 °C (до 32 °C), где риск биообрастания крайне высок. В этих местах у судна также было несколько продолжительных периодов простоя.

 

Однако в ходе испытания балянусы не смогли прикрепиться к корпусу танкера благодаря защите Selektope, который активирует октопаминовые рецепторы личинок усоногих, удерживая их в плавучем состоянии и предотвращая прикрепление к корпусу без вреда для них самих. Проверка корпуса, проведенная на 35-м месяце согласно графику обследования танкера на воде, показала, что корпус Team Calypso практически не подвергся обрастанию.

 

Независимый анализ данных, проведенный сторонней организацией, также подтвердил эффективность покрытия, содержащего порошкообразный Selektope, против обрастания корпуса. На 40-м месяце дополнительное сопротивление корпуса Team Calypso и гребного винта в связи с обрастанием было чрезвычайно низким (16%) по сравнению с 30%, предполагаемыми для стандартного судна того же размера, срока службы и особенностей торговых путей. Из этих 16% на корпус приходилось 10%, на гребной винт - оставшиеся 6% дополнительного сопротивления. Дополнительное сопротивление повышалось со скоростью 0,4% в месяц в сравнении с ожидаемой скоростью от 0,5% до 1,5%.

 

Выводы

 

Поскольку многие крупные поставщики покрытий переходят на Selektope для более эффективного предотвращения твердого обрастания, судовладельцам рекомендуется проверить, входит ли это уникальное вещество в состав противообрастающих систем, которые они рассматривают в качестве возможного варианта при выборе покрытий.