Fouling ve Antifouling
Tekne yapımı için oldukça avantajlı bir yapıya sahip olan ahşap malzemede suda kalma zamanı göz önüne alındığında canlı bir yapıya sahip olması nedeniyle çeşitli olumsuz durumlar da oluşabilmektedir. Bu olumsuzluklar; fouling ve biyofilm oluşumudur. Fouling ya da biyofilm; ahşap veya diğer malzemelerin yüzeyinin istenmeyen canlı bir tabakayla kaplanma olayı olarak tanımlanabilir.
Bakteriler, mayalar, küfler biyofilm ve fouling oluşumlarının temelini oluşturur, ilk zemini hazırlar ve canlılık zincirinin başlangıcını oluştururlar. Biyofilmleri meydana getiren mikroorganizmalar çok çeşitli mikrobiyal popülasyonlardan oluşmaktadır. Bakteriler, algler, protozoonlar (Rotiferler, Nematodlar) biyofilmlerden genel olarak sorumlu organizmalardır. Fouling oluşumunda en etkili organizma Mytilus edulis adında bir midye türüdür. Midyeler zamanla çoğalarak ahşap tekne tabanında ağır tahribe neden olmaktadır.
Biyofilm oluşumunun bir diğer açıklaması bakterilerin kötü ortam şartlarında hayata kalabilmek için geliştirdikleri bir strateji şeklindedir. Bütün bu mikroorganizmalar ve daha fazlası bu stratejiyle biyofilm oluşumunu gemi yüzeyine bırakır. Daha sonra makro deniz canlılarıyla birlikte fouling oluşur. Canlıların bu etkisiyle ahşap gemilerde aşınma ve korozyon kaçınılmazdır. Denizel biyofilmler, sucul ortamda her yerde gözlenebilen mikrobiyal oluşumlardır.
Fouling Oluşumunun Zaralı Etkileri
Fouling oluşumunun birçok zararlı etkisi vardır fakat en önemlileri şunlardır;
- Yakıt tüketimine etkisi
- Hava kirliliği
- İşgalci türlerin taşınımı
- Taşıt yüzeyinde tahribat
Yakıt Tüketimine Etkisi
Deniz taşıtlarının üzerindeki az miktarda fouling organizmaların birikimi yakıt tüketiminde belirgin artışlara neden olabilir. Örneğin, 6 ay fouling organizmalarına karşı korumasız bırakılarak seyreden bir gemi üzerinde biriken fouling kütlesi yaklaşık olarak gemiye ekstra 150 kg/m2 yük binebilir. Bu veri 40.000 m2’si su altında kalan bir gemi için hesaplanacak olursa 6.000 ton gibi bir değere ulaşabilir.
Fouling organizmalarının gemi yüzeylerindeki tahribatı önlemek amaçlı yılda yaklaşık 7,5 milyon dolar bir maliyete ihtiyaç duyulmaktadır ve aynı zamanda neden olduğu %40’lık yakıt sarfiyatındaki artış da söz konusudur. Ekstra 6.000 ton’luk bu yük taşıma kapasitesinin de düşmesine neden olur.
Hava Kirliliği
Fouling organizmaların neden olduğu yakıt tüketimindeki bu artış atmosfere salınan CO2, SO2, NOx zararlı gazların miktarının artmasına neden olur. Global olarak düşünüldüğünde bu durum 22 milyon ton CO2 ve 0,6 milyon ton SO2’nin atmosfere yayıldığı tahmin edilmektedir. Bu tür organizmaların tutunmasını önlemek amaçlı kullanılan antifouling boyaların içerdiği çözücülerin koruma sırasında denize salındığı da gözden kaçırılmamalıdır.
İşgalci Türlerin Taşınımı
Deniz içerisinde bulunan işgalci mikroorganizmalar, doğal ortamından başka bir ekosisteme taşınan türlere denir. Bu taşınmanın gerçekleştiği yollardan biride deniz materyallerine tutunan fouling olayıdır. Transferi gerçekleşen bu organizmaların taşındığı ekosistemde bulunan organizmaların yok olmasına veya zarar görmesine, biyolojik çeşitliliğin azalmasına, hastalıkların taşınmasına ve yayılmasına ortam sağlayabilirler.
Taşıt Yüzeyinde Tahribat
Oluşan fouling tabakası tekne yüzeyinde incelmeye sebep olabilir. Kimi yerlerin erimesiyle tekne yüzeyinin zayıflamasına ve o bölgeden su almasına neden olabilir. Tekne yüzeyinde oluşan bu tabakanın temizlenmesi de zaman, maliyet ve iş kaybına neden olur.
Biyofouling’den Korunma
Fouling ve biyofilm oluşumu sonucu ortaya çıkan zararlı etkileri azaltmak için geçmişten günümüze bir çok çalışma yapılmakla birlikte; bu konu hala üzerine çalışılan ve geliştirilebilecek bir konudur. fouling ve biyofilm oluşumunu engellemek için genelde antifouling boyalar tercih edilir.
Mikroorganizmaların tutunma kabiliyeti ve büyüme oranları; boya kaplamasının yapısına bağlıdır. Bu da boya substratının seçimini, dolayısıyla çevresel davranışlarını etkilemektedir Bunun yanı sıra, son yıllarda gemi yüzeylerine uygulanan antifouling boya uygulamaları, yalnızca foulinge maruz kalacak denizle temas halindeki yüzeyleri, foulingten önlemekle kalmazken; biyositlerin denize yayılımı ile ilgili geliştirilen mevzuata ve yönetmeliğe de uyum sağlamak zorundadır. Günümüzde antifouling boyalar ve dezenfektanlar denizel foulingi engellemek adına halen yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kimyasalların etki mekanizması, kullanılan biyosit çeşidine bağlı değişkenlik göstermektedir.
Antifouling Boyalar
Antifouling boyalar, fouling organizmaların neden olduğu zararlı etkileri yıllar öncesinden süre gelmektedir. Fouling’den korunma amaçlı birçok yöntem denenmiş olup kullanılmasından vazgeçilmeyen yöntem antifouling boyalardır.
Antifouling boyaların kullanılmasının nedeni oluşumu gerçekleşen fouling organizmalara etkisinin geniş olması ve tek uygulamada 3-4 yıl korumasının devam etmesidir. Antifouling boyalar, etki süresini arttırılması ve çevreye olan zararının minimuma indirilmesi için birçok araştırmacı tarafından 15. yüzyıldan beri çalışması devam etmektedir.
1960’lı yıllarda kimya endüstrisinin de gelişmesiyle antifouling amaçlı metalik bileşiklerin araştırılması sonucu tribütil-tin (TBT) keşfedilmiştir. 1980’lere kadar araştırması devam eden TBT kimyasalının yarılanma ömrünün 6 aydan uzun olduğu test edilmiştir. Bu durum sonucu TBT kullanılan yüzeye yakın deniz organizmalarındaki yapılan araştırmalara göre normal organizmalarla kıyaslandığında 1000 kat daha fazla TBT olduğu gözlemlenmiştir. TBT’in deniz içerisinde etkisinin düşük konsantrasyonlar da dahi etkili olması kullanılmasının en önemli nedenlerinden biridir. Fakat bununla birlikte yararlı organizmalara olan toksik etkileri ve aynı zamanda insanların besin zincirine kadar uzanan zararlı etkileri mevcuttur. Organizmalardaki kalıcı etkilerinden bazıları kabuklu organizmaların kabuklarındaki deformasyona ve kalınlaşmasına neden olmasıyla bazı organizmaların cinsiyet farklılaşmasına kadar, balıklara ve deniz memelilerin immün sistemlerindeki etkisiyle bozulmasına neden olabilmektedir. Bu etkilerin ciddi önem arz etmesiyle de yasal düzenleme ile kontrol altına alınmasına neden olmuştur.
Çalışma Prensibi
Antifouling özellikli boyalar birçok yöntemi olup bunlardan bir tanesinin çalışma prensibi, içerdiği Biyosit’in uygulanan yüzeyden yavaş yavaş salınım yapması ile yüzeye tutunmak istenen fouling organizmalarının yüzeyde yararlı organik maddelerden çok yaşamını engelleyecek zararlı maddelerin salınımı ile tutunma önlenerek koruma sağlanmış olur.
İdeal antifouling boyalarda çözünen gruplar yani biyositlerin yayılma hızı ve etki süresi önem arz eden parametrelerdendir. Antifouling boya içerisinde uygun reçineye bağlı halde bulunan biyositlerin çözünme durumu, deniz suyu ile etkileşimi olduktan sonra salınımı yavaş yavaş gerçekleşmelidir. Gerçekleşen bu salınım hızı çok önemli olasının nedeni antifouling boyanın etki süresini belirler. Salınım hızının gereken süreden fazla olması etki süresinin kısalmasına yavaş olması ise fouling organizmalarının sebep olduğu gemi yüzeyindeki tahribatını engelleyemez.
