Siedeln sich Mikroorganismen, Pflanzen oder Tiere am Rumpf von Schiffen an, so wird dies als Fouling bezeichnet. Die anheftenden Organismen erhöhen den Strömungswiderstand des Schiffes und führen dadurch zu einer Reduktion der Geschwindigkeit und einem Anstieg des Treibstoffbedarfs. Zudem kann ein bewachsener Schiffsrumpf als Vektor für den Transport von Neobiota dienen, also gebietsfremde Arten, die natürlicherweise nicht in dem betrachteten Ökosystem vorkommen. Diese können unter Umständen Probleme bereiten, entweder als Krankheitserreger oder durch Verdrängung heimischer Arten. In manchen Fällen können die Organismen auch die besiedelte Oberfläche beschädigen. Um dem Fouling entgegenzuwirken, werden die Schiffsrümpfe daher mit Antifouling-Beschichtungen behandelt, die das Ansiedeln von Bewuchsorganismen verhindern sollen. Die etablierten Beschichtungen enthalten meist biozide Wirkstoffe, die nach und nach ins umgebende Wasser freigesetzt werden.
Biozide Antifoulingwirkstoffe
Als Wirkstoffe in Antifouling-Beschichtungen wurden früher zinnorganische Breitbandbiozide verwendet. Die bekannteste Verbindung aus dieser Gruppe ist das Tributylzinn (TBT). Der Einsatz von zinnorganischen Verbindungen in Antifouling-Beschichtungen ist jedoch seit 2008 international verboten, da diese Substanzen lange in der Umwelt verbleiben, hochgiftig sind und hormonell auf Wasserlebewesen wirken. So dürfen in der EU seit dem 1. Januar 2008 Schiffe, die die Flagge eines EU-Mitgliedstaats führen, unter deren Hoheitsgewalt betrieben werden oder einen Hafen eines Mitgliedstaates anlaufen, keine Antifouling-Beschichtungen mit zinnorganischen Verbindungen aufweisen. Ist dies dennoch der Fall, muss eine Deckschicht ein Auslaugen dieser Verbindungen verhindern (Verordnung EG 782/2003). Die gleiche Regelung wurde von der IMO (International Maritime Organization) bereits im Jahr 2001 mit der AFS-Konvention (International Convention on the Control of Harmful Anti-Fouling Systems on Ships) verabschiedet. Das Übereinkommen trat am 17. September 2008 in Kraft. Seit diesem Zeitpunkt ist TBT international als Wirkstoff in Schiffbeschichtungen verboten. In den folgenden Jahren sind die Konzentrationen von TBT in Wasser und Sedimenten in Deutschland zurückgegangen. Dennoch kommt es immer noch zu Überschreitungen der gesetzlichen Umweltqualitätsnormen (Grenzwerte zur Bewertung der Belastungssituation von Oberflächengewässern).
In biozidhaltigen Antifouling-Beschichtungen werden derzeit überwiegend Kupferverbindungen als Wirkstoffe eingesetzt. Zur Verstärkung der Effektivität werden diese häufig mit weiteren Bioziden kombiniert. Zwar sind diese Antifouling-Biozide nicht so extrem schädlich wie TBT, dennoch handelt es sich um hochwirksame und oft schwer abbaubare Substanzen, die ebenfalls unerwünschte Wirkungen auf die im Wasser lebenden Organismen haben können.
Antifouling im Sportbootbereich
Verglichen mit der Berufsschifffahrt ist die im Sportbootbereich eingesetzte Menge an Wirkstoff zwar relativ gering. Trotzdem kann auch hiervon eine relevante Umweltgefährdung ausgehen, da Sportboote oft in einer hohen Dichte vorkommen. In Sportboothäfen kann es daher durch eine kontinuierliche Abgabe der Substanzen an das umgebende Wasser lokal zu sehr hohen Einträgen kommen. Durch Wind und Wellen gelangen die freigesetzten Antifouling-Wirkstoffe in die direkt angrenzenden Wasserkörper von Seen und Flüssen. Besonders in abgeschlossenen Binnengewässern mit geringem Wasseraustausch kann dies zu hohen Belastungen führen und so die aquatischen Ökosysteme schädigen.
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden im Jahr 2013 im Auftrag des Umweltbundesamtes 50 deutsche Sportboothäfen auf biozide Wirkstoffe untersucht. Dabei wurden bundesweit Belastungen mit Kupfer und organischen Bioziden nachgewiesen, die teilweise besorgniserregend sind. Für das organische Biozid Cybutryn lagen die Konzentrationen an 35 der 50 Sportboothäfen über der Umweltqualitätsnorm (UQN) von 0,0025 Mikrogramm pro Liter, die in der EU-Richtline (2013/39/EU) festgelegt ist und die als Jahresdurchschnitt nicht dauerhaft überschritten werden darf. An fünf Standorten lagen die Konzentrationen dieses prioritären Stoffes nach Wasserrahmenrichtlinie sogar über der zulässigen Höchstkonzentration der EU-Umweltqualitätsnorm von 0,016 Mikrogramm pro Liter, die auch einmalig nicht überschritten werden darf. Die höchste Konzentration von 0,119 Mikrogramm pro Liter wurde in einem Binnensportboothafen gemessen. Da dieser Wirkstoff allerdings in der EU seit dem 31. Januar 2017 nicht mehr als Antifouling-Wirkstoff verkehrsfähig ist, ist mittelfristig von einer abnehmenden Belastung auszugehen.
Die Metalle Kupfer und Zink konnten in nahezu allen Proben nachgewiesen werden. Die höchsten Gehalte wurden jeweils im Brackwasser ermittelt, mit maximal 20 Mikrogramm Kupfer pro Liter und 27 Mikrogramm Zink pro Liter - jeweils aus der filtrierten Probe. Beide Metalle werden allerdings nicht nur in Antifouling-Beschichtungen für Sportboote eingesetzt, sondern gelangen auch durch andere Anwendungen in die Umwelt. Erhöhte Konzentrationen wurden meist in relativ großen, gut abgegrenzten Marinas gefunden. Die Gehalte berücksichtigen nicht den an Schwebstoffen gebundenen Anteil. Es ist davon auszugehen, dass der an Schwebstoffe gebundene Metallanteil mittelfristig sedimentiert und sich im Hafenboden langfristig anreichert.
Alternativer Bewuchsschutz
Die Ergebnisse belegen, dass eine weitergehende Entlastung der Gewässer notwendig ist und die Biozideinträge, die von Antifouling-Beschichtungen ausgehen, weiter reduziert werden müssen. Das UBA unterstützt daher die Verwendung biozidfreier Alternativen. Verschiedene Hersteller bieten Systeme mit unterschiedlichen Wirkprinzipien an. Neben Antihaftbeschichtungen gibt es biozidfreie, selbstpolierende Beschichtungen, mechanische Reinigungssysteme, elektrochemische Methoden und Systeme, die mit Ultraschall dem Fouling entgegenwirken. Oft ist eine Antifouling-Beschichtung auch überhaupt nicht notwendig. So ist in den meisten Fällen ein Verzicht bei Booten möglich, die nur für wenige Wochen im Jahr zu Wasser gebracht und häufig bewegt werden, insbesondere dann, wenn der Bewuchsdruck gering ist.
Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie für das Umweltzeichen Blauer Engel wurde der Markt für Antifouling-Systeme systematisch erfasst, um eine fundierte Grundlage für die Entwicklung umweltbezogener Vergabekriterien zu schaffen. Die Studie bietet daher einen gut strukturierten Überblick über die verfügbaren Produkte und zeigt, welche Alternativen zu klassischen biozidhaltigen Lösungen bereits existieren. Wer sich mit nachhaltigem Bewuchsschutz beschäftigen möchte, findet in der Studie einen guten Einstieg, um die vorhandenen Optionen gezielt miteinander zu vergleichen.