Je leest:

Schepen zonder baard

Schepen zonder baard

Auteur: | 1 oktober 2001

Utrechts onderzoek onder leiding van prof.dr.G.J.M. van der Kerk leverde een oplossing voor het probleem van de aangroei van algen en schelpdieren op scheepswanden. Verf met tributyltinoxide (TBT) bleek aangroei heel goed te remmen – maar ook een wereldwijd milieuprobleem op te leveren.

Aangroei van schepen onder de waterlijn is al eeuwenlang een groot probleem. Vooral in tropische wateren ontstaat snel een remmende laag van algen en schelpdieren. Zelfs in de koele Nederlandse wateren groeit zo’n laag binnen een seizoen aan tot een baard van wel tien centimeter lang! Een aangroei van slechts tien micron (een honderdste millimeter) verhoogt het brandstofverbruik van een schip al met ongeveer één procent. Het brandstofverbruik van olietankers neemt daardoor zonder gebruik van aangroeiwerende middelen in korte tijd geweldig toe.

Koperverf

Tot 1960 was het bekleden met koperen platen of verven met een koperverf de enige en weinig efficiënte methode om aangroei te beperken. Een groot bezwaar van koperhoudende middelen is echter dat ze bij stalen schepen grote problemen geven. Er treedt snel elektrolytische corrosie op als koper en ijzer met elkaar in contact komen in zeewater. Nederlands, om precies te zijn: Utrechts, onderzoek heeft een oplossing voor dit probleem geleverd. Het Organisch Chemisch Instituut TNO (OCI-TNO) in Utrecht, opgericht in 1946, kreeg van het Tin Research Institute in Londen de opdracht om de bereiding en praktische toepassingen van organotinverbindingen te onderzoeken. Dit zijn moleculen die een of meer tinatomen bevatten en waarin een of meer tin-koolstofbindingen aanwezig zijn.

Milieuaspecten Dat er door TNO naar organotinverbindingen werd gekeken, was toevallig. Onder de bezielende leiding van directeur dr. G.J.M. van der Kerk had het OCITNO zich weliswaar gespecialiseerd in gewasbeschermingsmiddelen maar de voornaamste reden om naar organotinverbindingen te kijken, was dat ze door de onderzoeksopdracht van het Tin Research Institute beschikbaar kwamen. Het onderzoek op dit gebied werd gedurende meer dan dertig jaar in Utrecht voortgezet waarbij later vooral de milieuaspecten aan de orde kwamen.

Het metaal tin zelf is voor de mens niet giftig. Het wordt al 5000 jaar gebruikt om gebruiksvoorwerpen (borden en drinkbekers) te maken en vormt een bestanddeel van legeringen zoals brons (koper en tin). Een belangrijke toepassing is ook het beschermen met een dun laagje tin van ijzer tegen roest (in conservenblikken e.d.).

Figuur 2. Prof. dr. G.J.M. van der Kerk was van 1946 tot 1975 directeur van het Organisch Chemisch Instituut TNO in Utrecht. In 1975 verliet hij TNO en werd hoogleraar in de organische scheikunde aan de Universiteit Utrecht. In 1983 ging hij met emeritaat. Bron: Jaap Boersma.

Aangroeiwerend

De meest opvallende vondst in Utrecht was dat organotinverbindingen het immuunsysteem van bepaalde organismen kunnen aantasten. De mate van giftigheid bleek af te hangen van de grootte en het aantal van de aan tin gebonden atoomgroepen.

Sommige organotinverbindingen zijn voor de mens zeer giftig, andere weinig of niet (zie kader). Dat verschilt per organisme. Zo zijn de voor de mens weinig giftige tributyltinverbindingen zeer toxisch voor bacteriën, schimmels en algen. Dit grote verschil in giftigheid maakt het mogelijk om tributyltinverbindingen zonder bijzondere voorzorgen door mensen te laten toepassen. Toen bleek dat tributyltinoxide (TBT, zie kader) effectief is als aangroeiwerend middel voor schepen, was een belangrijke toepassing gevonden: een alternatief voor koper als middel om de baardgroei van schepen te remmen. TBT bleek uiterst effectief. Door het chemisch te binden aan verven die langzaam in stromend water afslijten, werden zogenoemde zelfpolijstende aangroeiwerende verven verkregen die gedurende meer dan 5 jaar werkzaam blijven. Geschat wordt dat 70% van de wereldzeevloot met dit type verf is behandeld.

Giftigheid van organotinverbindingen. Aantal en lengte van de koolstofstaarten per tinatoom bepalen de giftigheid:

  • één koolstofstaart, ongeacht de lengte: niet giftig voor de mens
  • twee korte staarten van een of twee koolstofatomen: beperkt giftig voor de mens en voor schimmels en weekdieren
  • drie korte staarten van een of twee koolstofatomen: zeer giftig voor de mens en schimmels en weekdieren
  • drie staarten van drie of meer koolstofatomen: niet giftig voor de mens en dieren, zeer giftig voor schimmels en weekdieren

De moleculaire structuur van TBT. TBT is een kleurloze vloeistof met een muffe geur. De twee tinatomen zijn geel gekleurd en worden verbonden door een zuurstofatoom (rood). De zes koolstofstaarten zijn lichtblauw (koolstofatomen) en grijs (waterstofatomen) gekleurd. Bron: Are Pedersen, www.niva.no

Niet alleen maar positief

De eerste tekenen dat TBT niet alleen maar positieve effecten had, kwamen aan het licht in de tachtiger jaren van de vorige eeuw. Franse oester en schelpenvissers in de baai van Arcachon meldden dat hun vangsten terug liepen in de buurt van jachthavens. De geslachtsorganen van oesters en andere schelpdieren ontwikkelden zich onvoldoende waardoor ze zich niet meer konden voortplanten. Ook in Engeland, de Scandinavische landen en de VS werden dergelijke effecten waargenomen (zie fig. 3).

Figuur 3. De veel voorkomende wulk ( Nucella lapillus) ontwikkelt geen normale geslachtsorganen meer in aanwezigheid van sporen TBT. Bron: Jaap Boersma.

Onderzoek toonde aan dat lage concentraties TBT in het water rondom de jachthavens verantwoordelijk waren. TBT wordt in het milieu wel afgebroken, maar dat gaat langzaam. Het bleek dat de effecten op oesters en andere schelpdieren al merkbaar worden bij uiterst lage concentraties (twee nanogram per liter). Dit komt overeen met één vingerhoedje op 500 zwembaden! In 1988 werd daarom een verbod in de VS, Japan en de meeste Europese landen van kracht voor het gebruik van TBT bij schepen korter dan 25 meter.

Grote schepen

Voor grotere, zeegaande schepen wordt het gebruik van TBT nog steeds toegestaan, omdat er geen alternatief is. In de afgelopen tien jaar is veel onderzoek gedaan naar alternatieve methoden, maar voorlopig zonder resultaat. Om de negatieve milieueffecten zo klein mogelijk te houden, wordt in moderne aangroeiwerende verven zo weinig mogelijk TBT gebruikt en in een vorm die maar langzaam wordt afgegeven. Toch lijkt de kans groot dat binnenkort een internationaal verbod op het gebruik van TBT bevattende verven zal worden uitgevaardigd.

Zie ook:

Dijken
KNAW

Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).

Dit artikel is een publicatie van KNAW/KNCV.
© KNAW/KNCV, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.