Studie kring slem kan minska kostnaderna för sjöfart
Ansamling av slem på fartygsskrov är en kostsam broms på bränsleeffektiviteten för lastfartyg. Beväxning leder till mer utsläpp och så småningom högre priser för konsumenterna. En nyligen genomförd studie föreslår ett nytt sätt att hantera problemet.
Forskare vid Kungliga tekniska högskolan utvecklade en modell för att uppskatta hastigheten och omfattningen av biofilmstillväxt, som skulle kunna göra det möjligt för fartygsoperatörer att schemalägga skrovrengöring med optimala intervall för att spara på bränsleförbrukningen.
Cornelius Wittig, doktorand i vätskemekanik vid KTH, säger att studien ger en första förklaring någonsin på hur skjuvspänning interagerar med biofilmer över tid för att främja nedsmutsning på ytor som ett fartygs skrov.
Beväxning börjar med att mikrokolonier av bakterier fäster på en yta. Dessa bakterier bildar basstrukturer från vilka strängformade, så kallade ”streamers”, börjar växa. Tillsammans kombineras basstrukturerna och streamers för att bilda ytimperfektioner som leder till friktion mellan skrovet och vattnet. Streamers växer och defekter byggs upp i olika hastighet beroende på nivån av stress som induceras av vätskeflödet mot ytan.
Slemnedsmutsning bidrar avsevärt till vätskefriktionen till sjöss – vilket kräver en ökning av ett fartygs axeleffekt med så mycket som 18 procent, säger Wittig.
- Ett fartyg täckt med en tunn biofilm kan uppleva en ökad bränsleförbrukning på upp till 80 procent."
I många fall blir ett fartyg inte schemalagt för rengöring förrän operatören ser en topp i bränsleförbrukningen, säger han.
-Då är det för sent och mycket bränsle har gått till spillo.
Så för att skörda fördelarna med att sanera ett fartyg är timing avgörande, säger han.
-De potentiella bränslebesparingarna som uppnås genom rengöring måste vara tillräckligt stora för att kompensera kostnaderna för torrdockan och rengöringsprocedurerna, säger han. Exakta förutsägelser skulle möjliggöra effektiv schemaläggning av rengöring för fartygsoperatörer.
Han säger att det behövs mer forskning under mer realistiska förhållanden innan modellen kan användas inom sjöfarten. Bevisen visar att skjuvspänning kan uppskattas grovt bara genom att känna till ett fartygs hastighet.
-Från en fartygsoperatörs perspektiv är det intressant att veta om fartyget ska städas nästa månad eller nästa år, så en uppskattning är tillräcklig för att öka noggrannheten i deras beslutsfattande.
Wittig säger att forskningen kan tillämpas på ett brett spektrum av områden där biofilm är ett problem, inklusive tandvård och medicin.
-Streamers kan svänga och öka motståndet som ett fartyg eller i ett rör upplever, säger han. I mindre geometrier, som i medicinsk utrustning som stentar eller katetrar, kan streamers leda till snabb igensättning.
Forskningen publicerades i tidskriften, npj biofilms and microbiomes.
David Callahan