Lớp màng khí thụ động giảm ma sát và tích tụ bẩn sinh học vỏ tàu vận tải

Vận tải hàng hải là xương sống của thương mại toàn cầu. Nhưng ngành vận tải này cũng là tác nhân gây biến đổi khí hậu do xả thải vào môi trường khoảng 940 triệu tấn CO2 mỗi năm.

Một yếu tố tham gia vào sự phát thải khí nhà kính của ngành vận tải hàng hải là quá trình hình thành và phát triển lớp bẩn sinh học - sự tích tụ của vi sinh vật, tảo, thực vật hoặc động vật biển nhỏ trên lớp vỏ chìm của tàu.

 Lớp phủ bẩn sinh học biển trên vỏ tàu

Khi lớp màng bẩn sinh học xuất hiện trên thân tàu sẽ làm tăng lực cản, giảm tốc độ hải hành và tăng mức tiêu thụ nhiên liệu (làm tăng lượng khí thải) để duy trì tốc độ.

Một lớp màng bẩn sinh học mỏng khoảng 0,5 mm, bao phủ một nửa thân tàu đã khiến lượng khí thải tăng tới 25%, có thể tăng lên tới 55% trong những tình huống khắc nghiệt hơn, như một lớp mỏng sò chìm hoặc sâu lông biển.

Có nhiều kỹ thuật khác nhau làm giảm lớp màng bẩn sinh học hoặc lực cản, nhưng giải pháp của dự án AIRCOAT (Lớp phủ không khí cảm ứng giảm ma sát tàu) do EU tài trợ có khả năng thay đổi tình hình, kết hợp cả hai vấn đề giảm ma sát và giảm lớp tụ bẩn sinh học.

AIRCOAT đã phát triển một loại giấy bạc mới, tạo ra lớp màng không khí thụ động trên vỏ tàu, giúp tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường. Công nghệ làm trơn (giảm ma sát) bằng không khí thụ động, phủ lên thân tàu một lớp không khí mỏng và vĩnh viễn khi thân tàu chìm trong nước.

Lớp màng không khí thụ động này làm giảm lực cản và cũng dự kiến ​​sẽ giảm lớp bẩn vi sinh, vì các sinh vật có xu hướng không định cư trên lớp không khí.Hơn nữa phương pháp này không sử dụng các chất độc hại giảm quá trình tạo màng phủ sinh học, do đó không có các hóa chất độc hại xả thải vào nước.

Giải pháp AIRCOAT được gợi ý từ Salvinia molesta, một loài dương xỉ sống dưới nước trôi nổi tự do, hình thành một lớp không khí vĩnh viễn trên bề mặt dưới nước.

GS Thomas Schimmel thuộc Viện Công nghệ Karlsruhe, Đức, đối tác dự án AIRCOAT trong thông cáo báo chí đăng trên trang web "Hellenic Shipping News" bình luận: Nhóm nghiên cứu đã hiểu được cơ chế, cách thực vật giữ một lớp không khí dưới nước và tạo ra những mẫu giữ không khí nhân tạo đầu tiên trong phòng thí nghiệm, có thể giữ được lớp không khí sau nhiều năm dưới nước.

Nhóm AIRCOAT đã giới thiệu kết quả của 4 năm nghiên cứu tại triển lãm thương mại công nghệ đại dương quốc tế Oceanology, tổ chức tại London tháng 3/2022.

Johannes Oeffner, điều phối viên dự án AIRCOAT thuộc Trung tâm Dịch vụ và Logistics Hàng hải, Đức cho biết: Dự án đã phát triển dây chuyền sản xuất và cơ sở thử nghiệm, sản xuất hàng km giấy bạc, tráng phủ một tàu nghiên cứu và áp dụng một bản vá thử nghiệm cho một tàu container, thực hiện một lượng khổng lồ các phép tính và mô phỏng, tiến hành các thí nghiệm thủy động lực học và tụ bẩn sinh học.

Nhóm đã sử dụng tàu nghiên cứu nhỏ ở Malta và tàu container ở Romania trong hai thí nghiệm, thực hiện trong môi trường hàng hải thực tế để có những hiểu biết sâu sắc về sản xuất và ứng dụng các bề mặt lưu giữ màng khí thụ động.

Nhóm AIRCOAT đã xuất bản một bản phân tích tóm tắt, cho thấy sự cần thiết của những biện pháp ứng dụng nhằm giảm sức cản của tàu, giảm lượng khí thải cho vận chuyển hàng hải. Dự án kết thúc tháng 4/2022.