自2003年世界范围内禁止在防污涂料中使用三丁基锡(TBT)以来,船舶涂料制造商被迫改造其涂料配方,以适应不同的杀菌剂,铜被指定为首选的候选者,辅之以助推器杀菌剂。涂料制造商可用的杀菌剂也面临着新的监管挑战,即欧盟关于杀菌剂产品的指令(98/8/EC)。该指令的影响是将防污涂料中可使用的经过认证的杀菌剂的数量减少到仅12种活性物质。航运运输是一个依赖准时交货的全球化产业。因此,调度罚款和增加燃料成本都是不可接受的。必须找到一个解决船体上的藤壶污染的附加解决方案。

从研发到商业化

2000年2月,哥德堡大学的生物学家发表了一篇关于瑞典水域生物污染的研究论文。研究人员一直在研究如何使用一系列在海水中溶解时防止硬污垢沉降的物质。本研究的重点是藤壶两栖虫(Amphibalanus temporisus)及其幼虫阶段在人造表面的定植(图1)。本研究的目的是发现肾上腺能受体活性化合物,控制藤壶幼虫的行为,以抑制无脊椎动物幼虫的定居。Dahlström, et al.(2000)发现幼虫期受体对一种物质特别敏感——美托咪定(表1)。这种生物活性物质阻止了藤壶幼虫试图在坚硬的基质上定居。美托咪定还具有可逆性作用。接触到这种物质的幼虫之后仍然可以蜕变成幼小的藤壶,没有明显的不良影响。

藤壶的幼虫阶段
图1”藤壶的幼虫阶段。
Medetomidine身份
表1”Medetomidine身份。

瑞典研究人员与两所芬兰大学合作,发现美托咪定可以与一组特定的受体结合,即章鱼胺受体。克隆受体,建立受体与美托咪定的因果关系。进一步的研究使研究人员将与章鱼胺受体的结合与幼虫在表面的行为变化联系起来。这就解释了在防污涂料中添加这种物质时,能够高效地预防和威慑藤壶幼虫,而不会对藤壶产生毒性。

在最初的面板测试中,有了进一步的发现。值得注意的是,含有浓度相当于重量体积0.02%的美托咪定的聚合物薄膜在两周后拒绝了97%的攻击性藤壶,在四周后拒绝了96%。没有其他大型污染生物存在。进一步的区别表明了美托咪定在大规模合成方面的潜力:它倾向于在固体/液体界面上聚集,覆盖整个表面。

这些重要的研究成果促进了该行业第一个预防生物污染的生物技术方法的发展。自那以后,I-Tech AB已经将medetomidine用于海洋涂料的商业化使用,拥有该防污剂的所有知识产权和监管权,品牌名为Selektope®.今天,伊特科技控制着最大和最有效的美托咪定生产来源。

美托咪定目前适用于自抛光或可控损耗聚合物类型的涂料。这是一种生物杀菌剂,在低浓度(纳米摩尔)具有非常良好的防污性能。为了获得对藤壶污垢的充分保护,0.1-0.3% w/w的美托咪定应用于湿涂料配方中。每升油漆中只使用2克的美托咪定,相当于每升油漆中用于防止藤壶附着的500-700克氧化铜。

Selektope(美托咪定)以粉末形式供应给涂料制造商。然而,I-Tech建议其客户,为了确保持续释放和长期性能,生物杀菌剂应作为溶液添加在合适的溶剂中。如果该产品作为溶液使用,而不是以固体粉末形式添加,则更容易在油漆中得到均匀的混合物。I-Tech还建议,生物杀菌剂应该在生产过程的早期添加,而不是在配方后添加。

增强的安全

在油漆生产过程中,使用防护服以确保生产人员不被暴露,这是处理防污物质的正常程序。在油漆生产和应用过程中的安全程序设计良好,以避免暴露。为了达到最佳的安全性,必须准确地处理Selektope,并使用适当的个人保护程序。I-Tech通过定期对制造商进行审计和提供在油漆生产过程中的安全操作信息来确保这一点。

然而,为了进一步支持防污涂料生产过程中增强安全性,I-Tech开发了一种独特的、创新的解决方案,用于将美托咪定无尘管理到液体涂料批次中。

2018年,I-Tech推出了一种改变游戏规则的包装解决方案,挑战了在油漆制造过程中添加生物杀虫剂的现状。这种无粉尘的可溶解聚苯乙烯(EPS)容器包装系统允许涂料制造商在不打开的密封容器中添加Selektope到涂料中。这使100% Selektope粉末材料无尘充电到液体油漆,完全消除粉尘形成。EPS容器几乎瞬间完全溶解,不会在涂层系统中留下任何痕迹。它还可以使涂料制造商对活性剂进行最佳利用,提高涂料加工厂的安全性。

每个EPS容器内提供一个CurTec HDPE螺盖罐与锁定机构,使其耐用,提高了运输的抗冲击能力。完整的EPS容器系统可以在一个非常轻的(18克)EPS容器中装入300-800克的干粉末Selektope(美托咪定)(图2)。

EPS容器设计。
图2”EPS容器设计。

在经过广泛的测试后,I-Tech AB公司正式推出了EPS容器,在制造过程中没有影响油漆性能的情况下获得使用资格。由于聚苯乙烯将成为油漆系统的组成部分,因此使用了特殊级别的EPS质量,这在几家全球涂料公司的油漆配方中得到了完全批准。此外,完全溶解EPS有助于减少浪费和提高Selektope的有效利用。

近年来,I-Tech已经成功地扩大了其独特技术的生产规模,从公斤的数量到一个强大的制造平台,生产数吨的规模。I-Tech最新的杀菌剂包装创新支持客户安全使用Selektope,是在油漆制造过程中添加杀菌剂的游戏改变者。它还支持市场对这一突破性技术的日益吸收。

证明性能

自该技术投入海洋市场以来,已有超过300艘船舶涂上了含有Selektope的防污涂料。就在最近,百慕大油轮所有者和运营商Team Tankers International宣布,他们已承诺另外四艘船只使用抗黑附活性剂Selektope的保护,此前,他们在其船队的一艘MR油轮上对含有该技术的防污涂层进行了为期40个月的试验,取得了显著的硬阻污效果。

2015年,在新加坡Sembcorp船厂为期五年的干坞期间,46067吨的化学和产品运输船Team Calypso的垂直侧涂上了Chugoku Marine Paints公司的SEAFLO NEO CF-Premium防污涂层,该涂层含有Selektope。

在过去的40个月里,MR油轮在全球范围内广泛的贸易航线上积极作业,经常航行在全球生物污染的热点地区,水温为25°C(最高32°C),生物污染的风险非常高。该船也曾在这些区域长时间空转。

然而,在试验过程中,由于Selektope的保护,藤壶未能将自己固定在油轮的船体上,Selektope激活了藤壶幼虫的章鱼胺受体,使它们保持在游泳模式,防止它们附着在船体上,造成非致命的影响。在第35个月进行的船体检查中,Calypso号的船体几乎没有黑壶,没有软污垢覆盖。

独立的第三方数据分析也验证了selektope动力船体涂层的防污性能。在第40个月,Calypso团队的船体和螺旋桨由于污染而增加的总阻力非常低,为16%,相比之下,一艘年龄、尺寸和贸易模式相似的参考船预计将高达30%。在这16%的总阻力中,附加在船体上的阻力占10%,而附加在螺旋桨上的阻力占剩下的6%。增加抗性的发展速度相当于每月0.4%,而预期的增长率为0.5%至1.5%。

结论

随着多家主要的涂料供应商开始使用Selektope来增强防污产品的硬防污能力,船东们被鼓励在选择涂料时检查防污系统中是否有这种独特的活性剂。

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