成功杜绝生物污染

位于哈勒的材料与系统微观结构研究所在其应用型研究中开发表面改性技术。

位于哈勒（萨勒河畔）的弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所开展开拓性研究，以实现可持续、节约资源和环保的生活方式，比如与工业界伙伴一起开发可杜绝生物污染过程的表面涂层。

表面改性技术专家

由于持续干旱，今夏一些地方建议节约用水。这种现象在德国非常罕见且仅局部出现，但是在其他没有淡水资源的国家却是长期问题。“谈及高效及可持续地利用有限的资源，必然要说到在全世界都很宝贵的饮用水。”哈勒弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所（IMWS）项目负责人Ulrike Hirsch说道。2017年，她的团队因研发高效饮用水生产方法而荣获萨克森–安哈特州雨果·容克斯奖。该团队开发了有涂层的膜组件构件，可根据反渗透原理将海水或淡海水转化为饮用水。

其工业合作伙伴是位于萨克森–安哈特州比特费尔德的IAB离子交换器有限公司。该公司是朗盛（LANXESS）的全资子公司，生产水处理用膜过滤组件等。这并非来自哈勒和比特费尔德的两个团队首次合作。“在材料效率应用研究领域，这家弗劳恩霍夫研究所为工业界提供强大助力和问题解决方案。”Carsten Schellenberg强调道。他是IAB离子交换器有限公司总经理，负责比特费尔德工厂的研发工作。从事医疗技术、制药、生物技术和塑料加工的企业经常寻求与弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所进行表面改性领域的合作。其核心竞争力包括材料开发。他们的共同目标是开发可持续和环保的前沿材料，以负责任的方式高效利用有限的原料。

膜隔：细微改变，效率更高

IAB公司和弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所的专家目前正在联手开展“创新膜隔”项目，优化微咸水或咸水处理组件。“膜隔是膜之间的间隔物，可形成水流通过的路径。”弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所研究员Magdalena Jabłońska解释道。但是，这些间隔物也非常容易沉积悬浮固体、盐晶体和微生物。这种“生物污染”导致堵塞、性能下降直至膜组件损坏。研发伙伴们正开发用于间隔物表面的水凝胶状涂层。这种涂层将会成为屏障，防止悬浮物和微生物附着。

“如果延缓或杜绝生物污染过程，可减少材料损耗、组件磨损和维护需求，这样便可节约能源和成本。”Magdalena Jabłońska说道。联合项目中积累的知识，将会融入朗盛比特费尔德工厂的工业生产流程。

生物污染不仅是水过滤组件的问题，海上风力涡轮机或石油钻井平台的基础、尤其船体也都会受到生物膜附着生物的影响。厚厚的微生物、藻类、贝壳和藤壶会形成硬壳，侵袭混凝土基础，使船舶燃料消耗显著增加。

优化表面，杜绝生物污染

哈勒弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所拥有一台设备，可对专门杜绝生物污染的表面涂料进行优化。该项目的合作伙伴有塑料技术与回收研究所（IKTR）、哈勒医学、生物和环境技术促进协会（GMBU）、bioplan有限公司、NTC纳米技术涂层有限公司和巴尔特造船厂。

“以前的防污涂料，”项目负责人Uwe Spohn说，“通常含有能溶解于水、危及海洋生物的有毒物质。我们的设备可优化新一代涂料，完全不含任何有毒添加剂，却作用强大。”这种表面涂层的绝妙之处在于其导电性。该项目负责人解释道：“涂料系统由数层组成，每平方厘米通过的直流电只有几毫安。外部涂层为阳极时，便会产生氧。在酸性环境中，pH值下降。在电流电极转换后，外层涂料成为阴极，则会产生氢，并形成碱性环境。pH值升高。按照一定时间间隔定时转换电极会产生微生物不适应的酸碱度，使其难以繁殖。”或换言之：船体钢材可保持没有附着生物，防止船舶在公海上重量增加。这样不仅可以避免燃料消耗增加和额外排放有害物质，还可避免行驶时间增长，机动性下降，船舶维护次数增加以及成本上升。

在波罗的海的一项长期试验中，已经证明了导电防污涂料系统的稳定性。首次船舶试验也已获得成功。项目伙伴们目前正在优化技术，以能够在造船厂为整艘船支覆上这种涂料。