Control de las incrustaciones biológicas por medio de pinturas

MIRIAM CRISTINA PÉREZ; MIRTA LIDIA GARCÍA; GUILLERMO BLUSTEIN

EDITORIAL PUBLICIA. Saarbrücken-Germany, 2016

Año: 2018 p. 235

978-3-8416-8205-5

Se denomina ?biofouling? o incrustaciones biológicas a la comunidad de micro y macroorganismos que se asienta sobre cualquier sustrato duro sumergido natural o construido por el hombre. La secuencia de eventos que llevan a su formación sigue un orden universal, inmediatamente del contacto inicial, la superficie se modifica por adsorción de biopolímeros y luego ocurre la fijación y proliferación de células pioneras (bacterias, diatomeas y protozoos). En el caso de las incrustaciones biológicas sobre sustratos sumergidos en el mar esa fijación inicial es seguida por otras algas e invertebrados (cirripedios, poliquetos, mejillones, colonias de briozoos, ascidias, etc.). El carácter de la comunidad resultante está determinado por la naturaleza del sustrato, la disponibilidad y diversidad de los colonizadores, la eficiencia de su fijación y los eventos bióticos/abióticos que ocurren durante y después de la fijación. El crecimiento y desarrollo de la comunidad puede ocasionar graves perjuicios económicos sobre los distintos sustratos como por ejemplo, impedir el movimiento de los barcos, desestabilizar estructuras oceánicas sumergidas, disminuir el intercambio de calor en torres de enfriamiento, obstruir cañerías, bloquear redes de granjas marinas de cultivo de peces o bivalvos, propiciar fenómenos de corrosión, entre otros.Hasta el presente, el modo más efectivo para controlar el ?biofouling? en estructuras sumergidas es, indudablemente, aplicando pinturas antiincrustantes a base de tóxicos que son lentamente lixiviados al agua y que generan una interfase altamente concentrada que evita la fijación de organismos. Sin embargo, los pigmentos antiincrustantes corrientemente incluidos en las formulaciones son a base de cobre y/o compuestos organoestánnicos como el TBT (tributilestaño) que son altamente contaminantes del agua y de los sedimentos. Las estrictas regulaciones vigentes impuestas por organizaciones internacionales de preservación del medio ambiente imponen la necesidad de buscar nuevos compuestos alternativos que sean igualmente efectivos pero que no afecten la integridad de los ecosistemas acuáticos. Por ello se plantea como objetivo hallar pigmentos antiincrustantes que sean efectivos, de bajo costo y que se degraden incorporándose naturalmente a los ciclos biogeoquímicos.Con esta finalidad se realizaron estudios en el laboratorio y en el mar para evaluar el efecto de distintos compuestos que, básicamente, se enmarcan en dos líneas de investigación. Dado que la implementación en el mercado de pinturas ?amigables con el medio ambiente? demandará tiempo se proponen por un lado, una serie de compuestos que poseen una reducción en el contenido de cobre y, por otro, la utilización de compuestos no tóxicos, biodegradables, ya sea de origen natural o sintético y de conocida acción antibacteriana; en este último caso se propone que pudiendo evitar la formación del film primario inicial se logre interrumpir la secuencia de fijación del ?biofouling?.Con el fin de disponer de larvas y adultos para los bioensayos se realizaron cultivos en laboratorio de Balanus amphitrite (Cirripedia, Balanidae) y de Polydora sp. (Polychaeta, Spionidae), especies consideradas agresivas dentro de la comunidad incrustante. Se llevaron a cabo tests de toxicidad y de asentamiento con el objeto de estimar el efecto de la exposición a soluciones de concentraciones crecientes de compuestos en estudio tanto en la fase nadadora como en estadios próximos a la etapa de fijación al sustrato. Eventualmente, estos ensayos también se llevaron a cabo con larvas colectadas con red de plancton y adultos obtenidos por raspado con espátula sobre pilotes del área de estudio. Asimismo, se realizaron tests de recuperación para determinar si el efecto del compuesto es temporario o permanente.Los ensayos de campo se llevaron a cabo en dos importantes áreas portuarias de la provincia de Buenos Aires: Mar del Plata y Puerto Belgrano. La estimación de la fijación de organismos sobre paneles expuestos con o sin formulaciones en el mar en función del tiempo se evaluó por medio de una grilla de puntos al azar. Se registró la abundancia para cada especie del macro y del microfouling utilizándose para ello una tabla de abundancias relativas.El punto de partida de la fase experimental fue la evaluación del efecto tóxico del cobre sobre los organismos, la performance de pinturas conteniendo óxido cuproso como tóxico principal y la de formulaciones alternativas con disminución en el contenido de cobre. El pigmento que se propone para disminuir el contenido de cobre de las formulaciones es tiocianato cuproso cuyo poder antiincrustante se estudia en solución e incluido en una pintura. Por otra parte, se estudió el comportamiento de pigmentos preparados con una estructura core-shell, es decir, formados por un núcleo inerte inorgánico recubierto por una delgada capa de tiocianato cuproso.En lo que respecta a la utilización de compuestos no tóxicos se realizaron experimentos empleando sustancias naturales como taninos de quebracho, mimosa y castaño y de origen sintético como benzoato de sodio y benzoato de hierro, todos ellos de bajo costo y accesibles en el mercado. También se probó la efectividad del tanato cúprico, producto obtenido por síntesis en laboratorio en el que se combina un producto de origen natural con pequeñas cantidades de cobre.Los resultados respecto de la cría de organismos incrustantes en laboratorio fueron exitosos dado que se logró completar el ciclo de vida de Balanus amphitrite y de Polydora sp. Los porcentajes de supervivencia de Balanus amphitrite durante la fase larval desde el estadio nauplius I hasta la etapa de fijación de las cypris oscilaron entre 9 y 14% en tanto que en la etapa post-fijación osciló entre el 15 y 38%; estos porcentajes fueron similares partiendo de larvas tomadas del plancton como de adultos del laboratorio.Se comprobó que el cobre per se fue altamente tóxico determinándose en 0,06 mg Cu/L el valor que evita la fijación del 50% de las cypris de B. amphitrite (EC50). Las pinturas tradicionales conteniendo óxido cuproso demostraron muy buena performance en el mar aún durante 12 meses. Sin embargo, las pinturas formuladas con un menor contenido de cobre resultaron igualmente efectivas. Las pinturas con tiocianato cuproso presentan una disminución de 3,32 veces por unidad de volumen y en las formuladas con pigmentos core-shell la reducción es de 35 veces en el contenido de cobre respecto de las de óxido cuproso.En lo referente a la experimentación con pigmentos no tóxicos, se determinó que las soluciones de tanatos de quebracho, de castaño y de mimosa tienen un fuerte poder antiincrustante y que el efecto sobre las larvas es temporario o narcótico. Estos tanatos incorporados a películas de pintura afectaron la colonización de B. amphitrite e interfirieron en el proceso de cementación al sustrato de numerosos organismos de la comunidad del ?biofouling?. En experimentos con geles conteniendo tanato de aluminio, los cirripedios lograron fijarse lo que indica la necesidad de ajustes de formulación. Por su parte, el tanato cúprico en solución mostró un efecto inhibidor y temporario sobre las larvas nadadoras, evitó el asentamiento de cypris de B. amphitrite y provocó una débil cementación de los tubos de Polydora sp. Las pinturas antiincrustantes a base de tanato cúprico expuestas en el mar, resultaron muy efectivas. El contenido de cobre empleado en esta formulación es del orden de 40 veces menor en relación al que se utiliza habitualmente en las pinturas tradicionales de óxido cuproso.Los resultados empleando productos sintéticos como benzoato de sodio fueron también muy alentadores ya que se observó un fuerte efecto narcótico sobre nauplii, cypris y adultos de B. amphitrite y muy buena performance incorporado a pinturas en el mar. Por otra parte, la utilización de benzoato de hierro mejoró aún más las propiedades antiincrustantes en función de la acción combinada del efecto narcótico y un descenso en los valores de pH generado por su hidrólisis.En conclusión, se hallaron pigmentos que tienen la posibilidad de incluirse en pinturas antiincrustantes y que reúnen las condiciones óptimas en cuanto a efectividad, bajo costo y mínimo efecto contaminante. Se lograron muy buenas formulaciones antifouling con una importante reducción del contenido de cobre empleando pigmentos tipo core-shell y tanato cúprico. Por otra parte, las formulaciones con benzoato de hierro y con taninos resultaron las más promisorias como pinturas no-tóxicas.Los resultados obtenidos indican que estas formulaciones pueden transferirse al sector productivo para la industrialización y que, a su vez, contribuirán a la preservación de los ecosistemas acuáticos.