我们继续推动全球脱碳,国际海事组织(IMO)温室气体的战略目标是减少碳排放的全球船队由2030年的40%,目标公司减少了70%₂在2050年的排放。温室气体的策略是通过国际海事组织在2018年,和减少利率比较基线2008年。短期的改善措施,包括大型船舶能效要求是有效的1月1日,2023年。例如,现有的能源效率指数(EEXI)是一种调节方法的速度和力量限制船只和适用于所有船舶超过400 GT落入防污公约附件六世。¹

船的船体表面的粗糙度影响其水动力性能,往往会增加由于船的年龄,不当油漆应用,涂层损坏,磨损和生物淤积。船体粗糙度的增加会导致增加船的燃料消耗和温室气体(GHG)排放。这种现象正变成一个更大的问题为船只有一个不断增加的来自监管机构的压力,实现节能措施。另一个例子,是国际海事组织的碳强度指标(CII)这是一个运营效率参数船舶总吨位超过5000 GT。¹EEXI和CII措施将导致船东投资节能设备通过改造或减少操作通过发动机功率限制碳排放的船只。¹基于先前的研究在船舶领域的能源和效率和船体涂料的作用,人民共和国参数将影响船舶所有者的表面处理的选择,船体涂料系统,保持船体和推进效率的能力。

类型的海洋涂料技术

传统的防污涂料浸出杀虫剂,如铜盐和锌、杀死附着生物和维护一个干净的船体。²自2008年以来,国际海事组织禁止使用organotin-based烧蚀涂料由于其对非目标海洋生物产生不利影响。³柔软的犯规(SFR)聚合物涂料正在代替烧蚀技术,实现有限的海洋生物可以坚持SFR表面由于其光滑,滑,化学amphiphilicity,逐步释放F-organo油。⁴新兴硬犯规释放(HFR)涂料是一种环境友好的替代传统的有毒防污和SFR描绘他们消除对杀虫剂的需要,氟聚合物和F-organo石油释放。

HFR的防污机理类似于SFR涂料。不同的是改进的机械耐力,易于维修和缺乏物质不利于水生环境。SFR油漆一样,HFR涂料预计将减少血管的阻力和碳足迹以及降低水下辐射噪声(URN)水平降低螺旋桨和发动机负载恒定速度。⁵

石墨创新和技术公司(GIT)最近的专利⁶HFR技术,基于自组装之间的相互作用的聚合物混合喷洒和交联机制。两亲性聚合物与石墨烯nano-pigments thermo-reactive固化后,得到刚性,两亲性完成,能够最小化胶粘剂互动的各种污染物种。

船体清洁和螺旋桨抛光活动

一个活跃的方法保持船的最高操作性能和降低碳排放是防止船体和螺旋桨清洁生物淤积。水下船体和螺旋桨清洁技术可以恢复清洁的表面;然而,他们也可以产生其他问题:

• 先前的研究表明,各种船体清洁技术可显著提高抗微生物剂排放,即铜化合物,从娱乐船只。^7、8同时,biocide-based涂料将清洗后粗糙度的增加,这将减少船的性能。
• biocide-free涂料,如硅树脂的sfr,涂层可以损坏如果清洗,由于其较低的机械强度。
• biocide-based涂料和硅树脂的sfr减少水下清洗后性能由于损耗的释放机制(铜抗微生物剂或硅酮油)。

防污性能

HFR涂料的防污性能和耐久性有助于维持原状船体在船的生命周期,这包括shear-induced污垢self-release船舶推进,和柔软的修饰过程。船舶的机械梳理(习惯性的和频繁的机械维护影响最小的水下船体涂料)在港口已被建议作为一个可行的方法来控制生物淤积增长。^9、10

GIT的集团与教授g·斯温(腐蚀和生物淤积控制中心)量化HFR的静态污染产品,并验证水中梳理¹¹和量化工作保持涂料的污染和与商业SFR和抗冰船“惰性”行业标准。列出的三种颜料涂在三four-by-eight-foot喷砂钢板和沉浸在海水,卡纳维拉尔港佛罗里达连续5周(2021年7月),其次是评估他们的foul-release潜力。

图1ǀ视觉比较三个测试系统的各个阶段的生物淤积和梳理研究:(一)SFR涂层-蓝色面板,(B) HFR涂料——白色面板,(C)抗冰船涂料——灰色面板。三个部分,每一个的左边pre-grooming标本描述了面板,面板右边代表表面积由机器人尼龙刷清洗(橙色)中概述,和较低的形象代表涂层的post-grooming完成的照片。

上面的图片(图1)显示,对比三个涂料连续5周后保持静止。柔软而组成的钙质沉积主要管虫出现在所有表面至少30%的表面覆盖率。藤壶是出现在所有表面,但SFR和HFR涂料存在的部分擦伤了(鱼)打破了生物。所有涂料使用商业尼龙船体受到梳理清洁刷,跑四个经过测试面漆。唯一的涂层类型完全干净没有任何损坏是HFR产品。这种涂料还没有完全暴露在刷,然而所有艰难的污垢被布什附近水流运行(图1:B),表明﹕污垢附着,因此,证明foul-release表现强劲。视觉比较推荐的涂料没有透露重大损害抗冰船涂层或HFR涂料,SFR涂料开发的划痕和沟槽,最有可能生成的钙质碎屑造成的机械清洁期间,实际确认上级攷虑机械HFR系统的鲁棒性。

量化HFR对燃油效率的影响和力量通过速度试验

HFR涂层已经证明了一个超低摩擦系数首先应用于船舶涂料时新鲜的码头。平稳、低摩擦涂料可以显著节约燃料(取决于他们能保持多久这干净的表面)和整个职周期由于其增加耐用性和能力在很长一段时间内维持其低表面摩擦。

速度试验进行了阶级社会(劳埃德船级社)根据ISO 15016:2015,在70米极其地道船(图2)。这些速度试验之前进行改造船的船体HFR涂层和post-retrofit相似的环境条件下。

图3中的结果表明,该船取得了减少大约10.4%的轴功率恒定速度相比船体状态,这是一个清洁,破冰涂层系统。

最高速度增益为0.60节(5.0%)也可以从收集的数据中提取(图4),平均速度增加3.7%在恒定轴转速。这些真实的结果证实的理论概念流畅船体涂层摩擦系数较低可以对船舶效率和响亮的影响,反过来,有限公司₂排放。

CII公式船舶集中在每个容器的年度运营效率大于5000总吨(GT);基于他们的路程,燃料消耗、燃料类型和容量。因此,任何在燃油效率实现同比增量效益CII计算如下:

下面的方程计算所需的人民共和国船舶从2023 - 2026年相对于2019年的参考线:

根据原始涂层系统,使开关从传统夹大衣HFR产品可以提高船舶工业联合会的年度评级以满足所有者CII减少需求和改善他们的底线。

图5显示了引用CII值一个~ 26500 DWT气体运输船,于2022年在航母并应用CII因素同比减少2.0%,直到下一个计划在2027年被停职。性能计算的值使用领域和实验室为四种不同的涂层类型性能数据。HFR涂层的选择对这艘船的结果在一个评级的码头,慢慢增加B-rating到第五年的操作。

SFR和SPC涂层系统也达到一个评级的码头和两个进展到C -评级到第五年。最后,破冰涂层系统导致B-rating码头和D-rating 5。这些模拟CII同比值的三个主要因素:实现了船体表面粗糙度和表面摩擦的码头,导致船体粗糙度增加从船体培养措施,防污/犯规释放机制的有效性和在各种污染环境。

结论

努力犯规的新时代工业联合会发布海洋涂料能保持最优评级船舶所有者通过优越的力学性能和船体保持低粗糙度和表面摩擦阻力。船主必须使用正确的船体维护计划基于容器的涂料的选择路线,贸易,和活动。选择船体涂层系统可以区别的——和D-CII-rating执行船舶,对表现不佳的船只,它可以意味着B / C -之间的区别和E-rating,总体需要纠正性行动计划从船的主人。CII计算结果表明,过去两年的涂层系统的一生至关重要的船舶工业联合会保持良好的评级,在这种情况下,HFR和SFR系统具有最大的优势。

引用

¹国际海事组织,“进一步的船舶温室气体减排措施,”2021年。访问https://www.imo.org/en/MediaCentre/PressBriefings/pages/MEPC76.aspx(1月10日,2022)。

²舒尔茨,议员“涂料粗糙度和生物淤积对船舶阻力的影响和推动,“生物淤积,23卷,不。5,页331 - 341,2007年10月,doi: 10.1080 / 08927010701461974。

³Dafforn·;刘易斯,正当;一口油井为el瑞”约翰斯顿,防污策略:历史和监管、生态影响和缓解,“3月Pollut。公牛。,卷62,不。3,页453 - 465,2011年3月,doi: 10.1016 / J.MARPOLBUL.2011.01.012。

⁴张,Z.P.;气,YH。;英航,m;刘,f”调查PDMS污染释放涂层的硅酮油浸出共焦激光扫描显微镜,”放置板牙。Res。卷,842年,第741 - 737页,2014年,doi: 10.4028 /WWW.SCIENTIFIC.NET/AMR.842.737。

⁵Vard海洋公司。“船舶水下辐射噪声,”2019年。访问:2022年1月10日。(在线)。可用:https://publications.gc.ca/collections/collection_2021/tc/t29 - 151 - 2019 - eng.pdf。

⁶盖伊主持,m;AlGermozi m;Rodionov,即“涂层组成。涂料和方法,“国际专利WO2021/226699 A1,石墨创新和技术公司,2021年5月。

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⁸Earley P.J.;斯沃普,文学士;Barbeau k;邦迪,r;麦当劳,正当;Rivera-Duarte,即“生命周期贡献的铜容器绘画和维护活动,“生物淤积,30卷,不。1、51 - 68页。2014年,doi: 10.1080 / 08927014.2013.841891。

⁹Hearin, j .”分析长期机械梳理大规模测试面板上涂有防污和Fouling-Release涂料,“生物淤积没有,卷。31日。8日,页。625 - 638年,2015年9月,doi: 10.1080 / 08927014.2015.1081687。

¹⁰奥利维拉,湄;Granhag l .“船体水中清洗及其对Fouling-Control涂料的影响,“生物淤积,36卷,不。3,页332 - 350,2020年3月,doi: 10.1080 / 08927014.2020.1762079。

¹¹Tribou m;情郎,g”梳理使用旋转刷子作为积极的方法来控制船体污染,”生物淤积没有,卷。31日。4,页309 - 319,2015年4月,doi: 10.1080 / 08927014.2015.1041021。