Gemileri deniz yaşamı için daha sürdürülebilir ve daha az gürültülü hale getirecek yeni malzemeler

• 29 Eylül 2022
• YetenekVeZekA-i
• Deneyap
• 0 Yorum

Gemilerin inşası, işletilmesi ve hurdaya çıkarılması sırasında önemli bir çevresel etkisi vardır, ancak çeliğin yerini alacak yeni yaklaşımlar ve kompozit malzemeler - gücü ve düşük maliyeti nedeniyle hala popülerdir - gemileri daha sürdürülebilir, geri dönüştürülebilir . Denizcilik ve deniz yaşayanları için daha az gürültülü hale getirebilir.

Çelik gemiler genellikle korozyondan zarar görür ve sonunda onarım mümkün olmaz, bu da metalik olmayan malzemeler kullanıldığında bir sorun teşkil etmez.

Malları taşımak için gemilerin kullanılması, her yıl yaklaşık 940 milyon ton karbondioksit salınarak küresel sera gazı emisyonlarına önemli ölçüde katkıda bulunur. Avrupa'da deniz taşımacılığı, tüm taşımacılık emisyonlarının yaklaşık %13'ünden sorumludur. Gemi inşasının kendisi enerji tüketir ve bir geminin ömrünün sonunda, geminin yalnızca bazı bölümlerinin yeniden kullanılmasıyla atık üretir.

Daha az ağır olan gemiler inşa etmek, emisyonları azaltmaya yardımcı olabilecek bir taktiktir. Örneğin çelik yerine fiber takviyeli plastik (FRP) gibi kompozit malzemelerin kullanılması geminin ağırlığını ve yakıt tüketimini azaltmalıdır. Almanya, Hamburg'daki Denizcilik Teknolojileri Merkezi'nden Matthias Krause, "Daha az yakıt tüketip ardından daha az kirletici gaz salma avantajına sahipsiniz" dedi. "Bu, aynı zamanda taşınan yük ağırlığının kilogramı başına daha az emisyon anlamına geliyor."

Ayrıca, kompozit malzemelerin kullanılması bir geminin ömrünü uzatabilir ve dolayısıyla inşaat için gereken kaynakları azaltabilir. Çelik gemiler genellikle korozyondan zarar görür ve sonunda onarım mümkün olmaz, bu da metalik olmayan malzemeler kullanıldığında bir sorun teşkil etmez. Jurado Fuentes, ömürlerinin sonunda daha iyi geri dönüştürülebilecekleri için kompozit malzemelerden yapılmış kapları daha iyi yeniden kullanma potansiyeli olduğunu söylüyor. Çelik gemilerin yaklaşık %34'ü yeniden kullanılırken, kompozit gemilere %75'e kadar ikinci bir hayat verilebileceği düşünülüyor.

Metalik pervaneler

Krause ve meslektaşları, RAMSSES projesinin bir parçası olarak, yolcu gemisi kabinlerinden dümenlere kadar büyük gemilerin belirli bileşenlerini yapmak için yeni malzeme ve teknolojilerin kullanımını araştırıyorlar. Örneğin, içi boş ve daha hafif kanatlara izin verecek bir 3D baskı tekniği kullanılarak metalik pervanelerin nasıl yapılabileceğini araştırıyorlar. Pervane de daha sessiz olacak ve daha az titreşim yayacaktır. Krause, “Çevresel faydaları düşünüyorsanız, denizdeki hayvanlar için zararlı olan daha az gürültü ile de ilgilidir” dedi.

Ekip, FRP'den yapılmış bir gemi gövdesi gibi çeşitli parçaların prototiplerini üretti. Hollanda'da devriye gemileri üreten bir tersaneyle çalışarak, altı metre yüksekliğindeki bir gövdenin bir parçasını oluşturmak istedikleri için çok çabuk sertleşmeyecek yeni bir reçine türü geliştirmeleri gerekiyordu.

Kompozit gemi gövdelerinin, çelikten yapılmış olanlardan daha düşük çevresel etkiye sahip olacağını gösterebildiler. Hava kalitesini etkileyen sera gazı emisyonları ve aerosol oluşumu gibi faktörler göz önüne alındığında, işletim sırasında çevresel ayak izini %25 oranında azaltacağını hesapladıkları %24'ün üzerinde daha hafifti.

Kompozit malzemeler, hasarlı çelik gemileri onarmak ve ömrünü uzatmak için de kullanılabilir. Örneğin, kompozit malzemelerden yapılmış bir yama, çatlaklara veya birbirine kaynaklanmış alanları güçlendirmek için uygulanabilir. Cetena, Cetena adlı bir denizcilik araştırma ve danışmanlık şirketinde proje koordinatörü ve kıdemli araştırmacı Carlo Cau, “Gemide hızlı ve güvenli bir onarım (gerçekleştirmenin) için daha kolay bir yol bulmak için kompozit yapılar ve çelik arasındaki bağlantıyı araştırıyoruz” dedi

Kompozit malzemeler

Diğer bir yaklaşım, Jurado Fuentes ve meslektaşlarının amacı olan, tüm bir gemiyi kompozit malzemelerden yapmaya odaklanmaktır. Fibership projesinin bir parçası olarak FRP'den 50 metreden uzun büyük gemiler inşa etmenin fizibilitesini araştırdılar. Ana hedefleri, örneğin, var olmayan tasarım kılavuzları ve performans kriterleri ile bu gemilerin tasarım ve inşasının temellerini oluşturmaktı. Jurado Fuentes, "Bu tür gemileri tasarlamanın, inşa etmenin ve çalıştırmanın mümkün olduğunu göstermek için farklı teknolojiler ve teknik ilerlemeler üzerinde çalışıyoruz" dedi.

Ekip üyeleri üç farklı FRP gemisi tasarladı: bir konteyner gemisi, bir balıkçılık araştırma gemisi ve RoPax olarak bilinen kargo, araç ve yolcu taşıyabilen bir gemi. Konteyner gemisi tasarımları daha hafif bir gemiyle sonuçlanacağından, tam doluyken çelik bir muadili ile karşılaştırıldığında neredeyse %17 daha fazla yük taşıyabileceğini hesapladılar. Balıkçılık araştırma gemisi tasarımı ile toplam ağırlıkta %36'lık bir azalma elde edebildiler.

RoPax tasarımları ayrıca ağırlıkta ve dolayısıyla yakıt tüketiminde önemli bir azalma ile sonuçlanacaktır. Bu tip gemiler, motorlarından yüksek güç gerektiren diğer iki gemiye kıyasla çok daha yüksek hızlarda hareket ettiğinden, maliyet tasarrufu da çok önemli olacaktır. Jurado Fuentes, "Çelik gemiye kıyasla daha iyi bir yatırım fırsatı" dedi.

Takımın bütçesi, tam bir FRP gemi prototipinin inşa edilmesine izin vermese de, Fransa'nın La Ciotat kentindeki IXBLUE tesislerinde bir balık araştırma gemisi bloğu inşa ettiler. 11'e 11'e 8,6 metre boyutlarında, bir makine dairesinin parçası olan bir alt güverte ve yolcuların kaldığı bir üst güverte içeriyordu. Ekip, kompozit malzemelerden büyük yapılar inşa etmenin mümkün olduğunu gösterebildi.

Gereksinimler

Ancak kompozit gemiler gerçeğe dönüşmeden önce aşılması gereken hala engeller var. Cau ve meslektaşları, bir gemi bileşeninin tüm farklı gereksinimleri karşılamasının zor olduğunu buldu. Örneğin oluşturdukları bir panel yangına dayanıklıydı ve tatmin edici mekanik özelliklere sahipti ancak gürültü ve titreşim standartlarını karşılamadığı için uçaktaki yolcuların konforunu engelleyebiliyordu. Cau, "Memnun edilecek birçok yön var ve hepsini (hepsini) aynı üründe tatmin etme yeteneği, çözmeye çalıştığımız bir şey" dedi. Ömürlerinin sonunda geri dönüşümlü FRP gemilerini ele almak için daha fazla çalışmaya da ihtiyaç vardır. Avrupa'da çok az tesis, liflerin, reçinelerin ve diğer malzemelerin önce ayrılması gereken kompozit malzemeleri geri dönüştürebilir. Jurado Fuentes, "Bugün, FRP'nin birçok öğesini geri dönüştürmek gerçekten pahalı" dedi. "Bence daha fazla araştırma ve yatırıma ihtiyaç var." Tamamen FRP'den yapılmış daha büyük gemiler için asıl zorluk, Uluslararası Denizcilik Örgütü (IMO) tarafından belirlenen yangın güvenliği standartlarını karşıladığını göstermektir. FRP yanıcı bir malzemedir ve şu anda kayıpları önlemek için bir FRP gemisini zamanında tahliye etmek zor olacaktır. Malzeme özellikleri de yüksek sıcaklıklarda dayanmaz ve bu nedenle bir kap çökebilir. Kompozit malzeme üreticileri, yanıcı olmayan FRP reçineleri geliştirmek için çalışıyor ve gemideki boşlukların tasarlanma şekli de yangın güvenliğini artırmaya yardımcı olabilir. Jurado Fuentes, endüstride de tasarım ve inşaat için düzenlemeler ve standartlar oluşturulduğundan, büyük kompozit gemilerin yaklaşık 15 yıl içinde sefere başlayabileceğini düşünüyor. 'Bu gemileri daha güvenli hale getirmek için gelişmiş bir teknoloji meselesi' dedi. Bu makaledeki araştırma AB tarafından finanse edilmiştir. Bu makaleyi beğendiyseniz, lütfen sosyal medyada paylaşmayı düşünün. 

Kaynak: https://ec.europa.eu/research-and-innovation/en/horizon-magazine/new-materials-make-ships-more-sustainable-and-less-noisy-marine-life

Yorum Yap