Bionik Haifischhaut gegen faulende Schiffe

Auf den Rümpfen von Tankern nistet allerlei Meeresgetier. Das kostet die Schiffe Vortrieb und die Reedereien große Summen. Abhilfe schafft eine künstliche Haihaut.

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Raue Haihaut als Vorbild: Forscher haben sich den Trick von Haien abgeschaut, wie sie sich lästige Algen und Meeresgetier vom Leib halten

Seepocken, Muscheln und Algen sind die größten und teuersten Feinde der Seeschifffahrt. Die Meeresbewohner setzen sich an den Rümpfen von Tankern und Schiffen fest und bremsen die schwimmenden Pötte im Laufe der Zeit derart aus, dass der Treibstoffverbrauch rapide ansteigt. Dem Bewuchs unter der Wasseroberfläche, auch Fouling genannt, Herr zu werden, ist ein großes Problem – auch für die Umwelt.

Jahrzehntelang bekämpften die Reedereien den Bewuchs mit Farben, die die hochgiftige, organische Zinnverbindung TBT enthielten. Seit 2003 ist TBT deshalb verboten. Heute ersetzen Kupferverbindungen das Gift, die allerdings ebenfalls nicht unschädlich sind.

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Auf der Suche nach völlig ungiftigen Varianten begannen Forscher in der Natur nachzuschauen. So lässt sich von Haien lernen, wie Schiffsrümpfe nicht mehr zur dichten Algenbehausung werden. Viele Fische schützen sich vor Muscheln und anderem Meeresbewuchs mit einem glitschigen Schleimfilm. Diesen aber auf ein Schiff zu übertragen, ist schwierig. Erst kürzlich gelang es Amerikanischen Forschern einen Prototyp für einen solchen Kunstschleim zu entwickeln. Das Team nahm sich die glitschige Haut des Grindwals zum Vorbild.

Karin Mühlenbruch, Forscherin in der Abteilung Bionik an der Hochschule Bremen, ist da schon weiter. Sie untersuchte die Haut von Haien. Die ist rau und dennoch hält sie ungebetene Kletten fern. Bei genauem Hinsehen ist Haihaut dicht mit kleinen Zähnchen bedeckt, den sogenannten Dentrikeln. Sie sind beweglich gelagert und können sich gegen- und übereinander verschieben. Eine entscheidende Voraussetzung, um sich etwa Seepocken vom Leib zu halten. "Da die Haihaut sich bewegt, versuchen sich Seepocken erst dann dort anzusiedeln, wenn sie bis zum Ende ihres Larvenstadiums keinen besseren Platz gefunden haben und zu verhungern drohen", sagt Mühlenbruch.

Doch auch als vermeintlich letzte Siedlungsmöglichkeit der Seepocken ist die Haihaut ungeeignet. Denn sie ist zusätzlich noch mit feinen Rillen übersät. Der Kleber der Seepocken kann die schmalen Rillen nicht ausfüllen, sie können sich nicht richtig verankern und fallen schließlich entweder ab, weil sie zu schwer werden, oder die Strömung reißt sie wieder ab.

Den Bauplan der Haihaut-Zähnchen hat die Forscherin übernommen und daraus eine künstliche Silikonhaut entwickelt. "Wenn man sich die anschaut, erkennt man nicht mehr, dass der Hai das Vorbild war, so komplett anders sieht sie aus", sagt Mühlenbruch. "In der Bionik übernehmen wir nur das Prinzip, im Fall der Haihaut die Beweglichkeit und die Mikrostrukturen." Zwar entspricht die Mikrostruktur nicht den strömungsgünstig ausgerichteten Rillen der Originale, aber auch eine ungeordnete Struktur erfüllt denselben Zweck und das mit Erfolg. Die neu entwickelte Silikonschicht verringert den Unterwasserbewuchs um fast 70 Prozent. Die heutigen TBT-Alternativen erreichen kaum bessere Antifouling-Effekte.

Seit diesem Jahr ist die künstliche Haifischhaut im Handel und zahlreiche Sportbooteigner haben sie bereits getestet. Andreas Woyda, Entwicklungsmanager bei Vosschemie in Uetersen, die den neuartigen Anstrich herstellt und vermarktet, sagt: "Für den Start sind wir durchweg überrascht, dass das Produkt so gut angenommen wird. Allerdings haben wir sehr unterschiedliche Resonanz bekommen." Kunden, die ihre Boote häufig fahren und sie in Häfen mit hohem Bewuchsrisiko liegen haben, waren durchweg sehr zufrieden. Vom Fouling blieben nur die Schiffe nicht verschont, die die meiste Zeit vertäut in den Marinas lagen. "Die Organismen können sich an dem Unterwasseranstrich aber nicht fest anheften", sagt Woyda. "Sie sind sehr leicht zu entfernen."

Die künstliche Haifischhaut muss alle zwei Jahre erneuert werden und die Bootseigner können sie selbst auftragen. Für den Anstrich von hundert oder dreihundert Meter langen Frachtern ist die Methode noch nicht praktikabel. "Im Moment arbeiten wir daran, das zu ändern", sagt Mühlenbruch eines der aktuellen Ziele ihrer Forschungsarbeit. "Denn das ist der große Markt, wo derzeit noch viele Gifte in viel höheren Konzentrationen als im Sportbootbereich verwendet werden." Die umweltfreundliche Kunsthaut könnte dann den toxischen Angriff auf Muscheln und Seepocken überflüssig machen.