污损生物“终结者”，海洋的“魔法药水”！

2024-01-04 15:48:53 作者：海洋清洁能源资讯来源：海洋清洁能源资讯分享至：

海洋污损主要是指海洋中的细菌、藻类、藤壶等生物在水下各种设施表面附着和生长的现象。这种生物污损会增加船体阻力、加速表面腐蚀、破坏螺旋桨、堵塞海水冷却管路等，导致额外的油耗和过高的维护成本。此外，海洋生物污损还对跨海大桥、钻井平台、风电基础、养殖网箱、海底管道等多种水下设施产生负面影响。每年，海洋生物污损给全球海洋工业造成的损失超过150亿美元。

目前海上工程设施和船舶主要采取以下几种方法来解决污损生物问题：

人工清除法：这种方法主要依赖人工使用工具（如铲子、刷子等）进行清理。然而，这种方式效率较低，清理效果难以保证，且对于大面积或复杂结构的设施来说，人工清除的难度和成本都会显著增加。

机械清除法：利用机械化设备（如清洗机器人、高压水枪等）对污损生物进行清理。这种方式可以显著提高清理效率和质量，降低人工成本和风险。例如，磁吸附式海生物清理机器人可以搭载多种清洗机构，通过高压水射流技术打击船体表面，清除海生物附着。

化学防治法：使用防污涂料或防污剂来防止污损生物的附着和生长。这些涂料或防污剂通常含有能够抑制或杀灭污损生物的化学物质。然而，长期使用化学防治法可能会对环境造成一定的负面影响，因此需要谨慎选择和使用。

物理防治法：利用物理原理（如超声波、电解海水等）来防止污损生物的附着和生长。这种方法通常不会对环境造成负面影响，但可能需要较高的设备投入和维护成本。

生物防治法：利用天敌、微生物等生物资源来控制污损生物的数量和生长。这种方法具有环保、可持续等优点，但目前仍处于研究和发展阶段，实际应用效果尚待验证。

相对于其他方法，化学防治法是最简便、最具性价比的解决方法，其具有高效性、持久性、广泛适用性等优点，但同时目前的大多数防污涂料和防污剂往往伴随之毒性问题、使用寿命问题、选择性问题和施工技艺问题等，尤其是在现今提倡绿色、环保、低碳和生态保护的环境下，如何研发效能长久型、生态友好型、施工便捷型防污剂和防污涂料成为摆在各大海上工程开发单位、船舶制造企业、涂料企业、防污剂企业面前亟待解决的事，同时也是市场前景广阔的一片蓝海。

据统计，全球海洋防污涂料市场在2025年将达到850亿元。2023年中国船舶制造企业的船舶订单量也首次超过韩国，成为世界第一大船舶制造国。根据IMO的最新标准和要求，船舶的低碳化、环保化成为主要趋势，加之海上风电、核电、海洋牧场等众多新兴领域的蓬勃发展，足以撑起新型海洋防污涂料的广阔市场。

目前海洋防污涂料主要分为化学杀生型、物理防护型和新型环保型等。其中，化学杀生型主要是利用有毒物质杀灭或驱赶海洋生物，但会带来一定环保问题；物理防护型则是通过改变涂层表面的物理性质，比如降低表面能、低弹性模量等，防止海洋生物附着；新型环保型则注重使用环保无害的防污剂，如天然产物防污剂、天然抗菌剂等，以减少对海洋环境的污染。

国内各个科研机构均有深入研究海洋防污剂，尝试在该领域做出突破。

复旦大学教育部先进涂料工程研究中心武利民主任的课题组成功将纳米粒子引入到涂料中，制备出了具有增强力学性能、耐磨性、抗刮擦性和自清洁功能的纳米复合涂料。同时研发了一系列水性树脂和乳液，并在此基础上制备出了具有优异附着力、耐候性和防腐性能的水性涂料。

浙江大学化工学院张庆华教授带领的界面功能材料创新团队是一个重要的代表。他们长期致力于氟硅新材料的创制和产业化应用研究，利用含氟链段的低表面能污损脱附作用、高效抗菌基团的接触式杀菌作用以及有机硅聚氨酯的柔弹性抗污作用，实现了高效长寿命的防污自清洁目标。此外，他们还建立了国内第一个天然防污剂数据库，涵盖了600多种天然防污剂的详细信息，为这类化合物的开发利用提供了便利条件。

中国科学院海洋研究所段继周研究员的课题组成功研发了一种水性纳米复合涂层，这种涂层在防腐和防污性能方面表现出色。通过氧化石墨烯和氧化锌量子点的共价杂化及功能化修饰，构建了点-片结构的二维纳米杂化材料，显著提升了涂层的综合力学性能，还实现了长效防腐和绿色防污的双重目标。

华南理工大学马春风教授课题组成功研发了一种防污涂层策略，该策略主要利用杀生型防污涂料来抑制污损生物的附着。其中，释放速率的控制是核心，高分子树脂是关键。该课题组发展了具有自主知识产权的可控降解抗污高分子材料。这种材料既可以实现静态防污，也可以实现动态防污，且防污剂可以可控释放，使得防污体系相对生态友好。

中国海洋大学于良民教授课题组成功开发了多种具有自主知识产权的海洋防污涂料和防污剂。他们受无毒且具有防污性能的天然产物辣椒素的启发，完善了新型含辣椒素功能结构单体，并研发了新型含辣椒素功能结构丙烯酸树脂。此外，他们还构建了新型性能可调控含辣椒素功能结构丙烯酸锌/铜/锌铜树脂，成功打破了国外专利壁垒。

中国船舶重工集团公司第七二五研究所王晶晶主任带领实验室成功研发出多种环保型防污涂料，这些涂料不仅具有优异的防污性能，还能有效减少对海洋环境的污染。其中，一些涂料采用了创新性的防污机制，如利用生物活性物质抑制海洋生物的生长，或通过改变表面能来减少污损生物的附着。

近年来，资本地目光越来越多地投向海洋防污涂料行业，布局相关产业，试图取代国外涂料巨头（如海虹老人、PPG、Akzo Nobel、中涂）等在高端海洋防污涂料行业的垄断地位，实现国产化，相关代表性企业包括华软科技、金奥海洋、海峡环保、海科生物、南京天诗等。

随着全球海洋经济的持续发展，海洋防污剂和防污涂料市场呈现出稳步增长的趋势。这一市场的增长主要受到船舶、海洋工程、港口码头等行业的驱动，这些行业对防止海洋生物污损和腐蚀的需求日益迫切。展望未来，随着全球环保意识的不断提高和海洋工业的持续发展，海洋防污剂和防污涂料市场将迎来更加广阔的发展空间。同时，企业也需要不断创新和优化产品性能，以满足市场和客户的多样化需求。

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