Case

Ny type miljøvenlig coating skal erstatte flygtige kulbrinter

En ny, miljøvenlig overfladebehandling skal erstatte den traditionelle, der indeholder skadelige, flygtige kulbrinter. Det er målet for forskere bag et nyt projekt på DTU.

  • Tematisk » Grøn omstilling
  • DFF-Forskningsprojekt 1 (tematisk forskning)
  • 2021

Havvindmøller, skibe og offshore-konstruktioner som boreplatforme og vejrstationer skal kunne modstå vind og vejr og slid over mange år. Derfor får de en gang overfladebehandling, en såkaldt coating, så materialet undgår direkte kontakt med havvandet og kan holde i længere tid.

For at coatingen skal være håndterbar, skal den være flydende, spraybar og kunne påføres i et jævnt, homogent lag. Det er kun muligt, fordi coatingen er tilsat opløsningsmidler i form af flygtige kulbrinter, også kaldet Volatile Organic Compounds eller VOC'er (se faktaboksen nederst).

»Når vi i dag bruger flygtige kulbrinter, løser vi et problem, men vi risikerer samtidig at skabe andre. Problemerne opstår, når kulbrinterne fordamper under hærdningen. I den proces opstår der tit ’restspændinger’, som medfører, at coatingen krakelerer og skal påføres igen. Eller – hvis det går rigtig galt – kan det betyde, at materialet bøjer, og så kan man begynde forfra”, siger professor Anne Ladegaard Skov fra DTU’s Department of Chemical and Biochemical Engineering.

Dertil kommer, at flygtige kulbrinter er skadelige for både miljø og mennesker. Derfor er det Anne Ladegaard Skovs’ plan at udvikle en helt ny, effektiv, miljøvenlig coating uden skadelige kulbrinter. Netop dette har hun nu fået mulighed for at arbejde med gennem en bevilling fra Danmarks Frie Forskningsfond.

Det nye opløsningsmiddel danner ’olympiske ringe'

Projektet skal køre over de næste tre år, og formålet er at udvikle en coating, der både er industrielt relevant, miljøvenlig og ikke leder til behov for om-coating på grund af restspændinger.

»Vores ide er at lave et helt nyt opløsningsmiddel, som binder rent kemisk, så molekylerne i den nye type coating i stedet for at fordampe under hærdningen ”bider sig selv i halen” og danner en slags olympiske ringe. Det vil sige en blanding af korte, ringformede molekyler og såkaldte reaktive polymerkæder, der kan virke som opløsningsmiddel i stedet for de flygtige kulbrinter », siger Anne Ladegaard.

Fra myndighedernes side forsøger man at nedbringe udledningen af flygtige kulbrinter så meget som muligt. Det gør man i stedet for at udfase dem, fordi der ikke findes et reelt alternativ i dag.

»I min optik bør vi slet ikke bruge flygtige kulbrinter til coatings eller andre ting, men uden coatings vil de miljømæssige omkostninger være meget værre, fordi skibe og offshore-konstruktioner ville ruste langt hurtigere hvert eneste år. Og også i arbejdsmiljøet, for medarbejderne er der klare fordele ved ikke at arbejde med skadelig kemi », siger Anne Ladegaard Skov.

De ringformede molekyler bygges ind i coatingen

Forskernes hypotese er, at de korte, ringformede molekyler efter hærdning vil bindes fysisk i coatingen, og på grund af molekylernes løse, ringformede struktur vil den hærdede coating ikke give problemer med restspændinger. Samtidig vil den have stor styrke og resistens.

»Vi har lavet nogle forforsøg, der viser, at der ingen restspændinger er. De springende punkter er derimod, hvor hurtigt den nye coating tørrer, og hvor robust stoffet egentlig det. Meningen er at undersøge, hvad sker der i stor skala, så vi kan påvise, at coatingen har en kommerciel fremtid », siger Anne Ladegaard Skov.

Ambitionen er at skaffe det endelige bevis for, at det nye opløsningsmiddel virker.

»Jeg håber, vi får lavet ringmolekylerne, så de bliver effektive nok til industriel brug, altså at vi kommer med ’proof of concept’ og kan bevise, at coatingen fungerer på en demonstrationsmodel. Så er vi nået langt », slutter Anne Ladegaard Skov.

 

Hvad er flygtige kulbrinter (Volatile Organic Compounds, VOC) og hvor meget forurener de?

Hvis flygtige kulbrinter til coatings helt blev udfaset på verdensplan, kunne man undgå at udlede 2,4 mio. ton til luftmiljøet hvert eneste år.

Flygtige kulbrinter kan gennem fotokemisk luftforurening medvirke til dannelse af ozon, give anledning til lugtgener og være giftige i sig selv.

De flygtige kulbrinter har mange kilder ud over de beskrevne. De kan eksempelvis også komme fra fordampning af brændstof, ufuldstændig forbrænding, udslip fra industrielle processer og fra benzindampe.

Kilder: Anna Ladegaard Skov og Miljøstyrelsen: Hvilke stoffer forurener? (mst.dk)

Foto: Kai Dahms, Unsplash