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防汚塗料は、船舶の船体に外側（船外）層として塗布される特殊な塗料の一種で、船体に付着して船舶の性能や耐久性に影響を与える可能性のある水生生物の増殖を抑制し、剥離を促進することを目的としています。これは、市販されている水中船体塗料、別名「船底塗料」に分類されます。
防汚塗料は、多層コーティングシステムの構成要素の 1 つとしてよく使用されます[ 1 ]。このシステムは、防汚特性に加えて、金属の劣化や弱体化を引き起こす金属船体の腐食に対するバリアとして機能したり[ 2 ] 、漁船[ 3 ]や高性能レーシングヨットの船体を通過する水の流れを改善したりするなど、他の機能も持つ場合があります。防汚塗料は、一般的に船舶への適用について議論されていますが、海洋構造物[ 4 ]や養殖場[ 5 ]など、他の多くの分野でも有益です。
帆船時代には、帆船は船体に付着するフジツボや海藻（「付着生物」と呼ばれる）によって深刻な被害を受けていました。1700年代半ばから、薄い銅板、そして約100年後にはマンツメタルが、海洋生物の付着を防ぐために船体に釘で打ち付けられるようになりました。[ 6 ]金属板を伝統的に使用した有名な例の1つは、クリッパー船のカティーサーク号で、イギリスのグリニッジの乾ドックで博物館船として保存されています。[ 6 ]海洋生物の付着は、さまざまな点で性能（および収益性）に影響を与えました。
防汚塗料は1840年頃から開発され始めましたが、最初の実用的な商業用防汚塗料が確立されたのは1860年頃でした。[ 6 ]最初に成功した商業特許の1つは、硫酸銅を含む金属石鹸化合物である「McIness」で、酸化鉄顔料を含む速乾性ロジンワニスプライマーの上に加熱して塗布されました。[ 6 ]ボニントン化学工場は1850年頃に硫化銅防汚塗料の販売を開始しました。[ 8 ]他の広く使用されている防汚塗料は19世紀後半に開発され、1872年までに約213件の防汚特許が記録されました。[ 6 ] 1880年代と1890年代に最も広く使用されたものの1つは、イタリアンモロビアンとして知られる熱プラスチック組成物でした。[ 6 ]
1900年に米国海軍から米国上院海軍委員会に送られた公式書簡[ 9 ]には、(英国)海軍本部が1847年に、生物付着による深刻な問題のため、(海軍に導入されたばかりの)鉄製船舶の数を制限し、所有するすべての鉄製船舶の売却を検討するという提案を検討していたことが記されている。しかし、「非常に良好な結果」をもたらす防汚塗料が見つかると、鉄製船舶は維持され、建造が続けられた。
第二次世界大戦中、海軍の相当な役割を担ったこの戦争において、米国海軍はウッズホール海洋研究所に多額の資金を提供し、海洋生物付着とその防止技術に関する情報収集と研究を行った。[10 ]この研究は1952年に書籍として出版され、その内容は個々の章としてオンラインで入手可能である。[ 11 ]この書籍の第3部（最終部）には、当時の防汚塗料の配合に関する最先端技術について解説した章がいくつか含まれている。Lunn（1974）は、さらに詳しい歴史を提供している。[ 12 ]
現代では、防汚塗料は酸化第一銅（またはその他の銅化合物）および／または他の殺生物剤（フジツボ、藻類、海洋生物の成長を阻害する特殊な化学物質）で配合されています。歴史的に、銅塗料は赤色であったため、今日でも船底は赤く塗られています。[ 13 ]
「ソフト」またはアブレーション型船底塗料は水中でゆっくりと剥がれ落ち、銅または亜鉛をベースとした殺生物剤を水中に放出します。水の動きはこの作用の速度を速めます。アブレーション型塗料はレクリエーション用船舶の船体に広く使用されており、通常1 ～ 3年ごとに再塗装されます。「接触浸出」塗料は「表面に多孔質の膜を形成します。殺生物剤は細孔内に保持され、ゆっくりと放出されます。」[ 14 ] 硬質船底塗料のもう1つのタイプには、テフロンやシリコンコーティングがあり、これらは滑りやすく、生物が付着しにくいです。専門家による施工が必要なシールコートシステムは、コーティング表面から小さな繊維が突き出た状態で乾燥します。これらの小さな繊維は水中で動き、底部の生物の付着を防ぎます。[ 14 ]
1960年代と1970年代には、商用船舶は一般的にトリブチルスズを含む船底塗料を使用していたが、トリブチルスズは海洋生物に深刻な毒性影響（フランスの貝類漁業の崩壊など）を与えるため、国際海事機関の船舶の有害防汚システムの規制に関する国際条約で禁止されている。 [ 15 ]トリブチルスズが禁止された現在、最も一般的に使用されている防汚船底塗料は銅系である。銅系防汚塗料も海洋生物に悪影響を与える可能性がある。銅は水系に自然に存在するが、多くのボートがある港やマリーナに蓄積することがある。銅はボートの船体から防汚塗料から溶出したり、さまざまなサイズの塗料粒子として船体から剥がれ落ちたりすることがある。これにより、港や湾で銅の濃度が通常よりも高くなることがある。
海洋生態系における銅の過剰は、海洋環境とその生物に悪影響を及ぼす可能性があります。マリーナでは、汽水域に生息する巻貝であるカワニナは、ボートが航行していない地域と比較して、死亡率が高く、成長が悪く、繁殖率が大幅に低下していることがわかりました。マリーナの巻貝は、鰓や生殖腺などの組織（組織病理学的）の問題や変化も多く見られました。 [ 16 ]また、防汚塗料からの銅への曝露が増加すると、ブラインシュリンプの酵素活性が低下することもわかっています。[ 17 ]
防汚塗料の粒子は動物プランクトンや他の海洋生物に食べられ、食物連鎖を上昇して魚類に生物濃縮される可能性があります。食物連鎖を通して銅が蓄積すると、粒子を食べた生物だけでなく、食事から組織に蓄積した生物にも害を及ぼす可能性があります。[ 18 ] 防汚塗料の粒子は港や湾の堆積物に流れ込み、底生環境やそこに生息する生物に害を及ぼす可能性もあります。これらは銅系防汚塗料の既知の影響ですが、研究の焦点が十分に当てられてこなかったため、影響の程度は完全にはわかっていません。これらの塗料とそれに含まれる金属が環境にどのように影響するかを完全に理解するには、さらなる研究が必要です。
サンディエゴ港は銅系防汚塗料からの銅の流入を減らす方法を調査しており[ 19 ]、ワシントン州は2018年1月からレクリエーション用船舶への銅系防汚塗料の使用を段階的に禁止する法律を可決した[ 20 ]。しかし、船底塗料の有害な化学物質と世界中の水路への蓄積にもかかわらず、オランダでは同様の禁止が撤回された。これは、欧州連合の健康および環境リスクに関する科学委員会が、オランダ政府が法律を十分に正当化していないと結論付けたためである。専門家の意見で、同委員会はオランダ政府の説明は「レジャーボートでの銅系防汚塗料の使用が重大な環境リスクをもたらすことを示す十分な科学的証拠を提供していない」と結論付けた[ 21 ] 。
「剥離型船底塗料」または「アブレーション型」塗料は、徐々に剥がれ落ちて新しい殺生物剤層を露出させる船体コーティングを形成するように設計された古いタイプの塗料です。剥離型船底塗料を塗った船体を水中でこすると、殺生物剤が環境中に放出されます。剥離型船底塗料を塗った船体による環境への影響を軽減する方法の1つは、船体を陸揚げして「クローズドループ」システムを備えた造船所で洗浄することです。[ 14 ] [ 22 ]
銅や錫に依存しない革新的な船底塗料が、銅系アブレーション船底塗料が環境汚染物質としてますます厳しく監視されるようになったことを受けて開発されました。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]
防汚塗料の将来的な代替品として、スライムが考えられる。船体を覆うメッシュの下には一連の孔があり、そこからスライム化合物が供給される。化合物は水に触れると粘性のあるスライムに変化し、メッシュを覆う。スライムは絶えず剥がれ落ち、微生物やフジツボの幼生を運び去る。[ 26 ] [ 27 ]