Desarrollo de un material antifouling basado en polímero con partículas de cobre

Abstract

La acuicultura en Chile es el cuarto rubro exportador más importante, lo que ha hecho necesario el desarrollo de tecnologías que hagan más eficientes sus procesos. En particular, la proliferación de organismos sobre las mallas de cultivo (biofouling) es uno de los problemas relevantes que la tecnología tiene el desafío de resolver. Se trata de una dificultad tanto ambiental como económica, por lo que las estrategias de mitigación se vuelven fundamentales. El objetivo de este trabajo es desarrollar un material polimérico, con partículas de cobre incorporadas, que tenga acción antifouling en las mallas de cultivo producto de la liberación de iones cúpricos. Para llevar a cabo dicho objetivo, se procedió a adquirir y caracterizar tres partículas de cobre metálico con morfología y tamaño diferentes. Por otra parte, se sintetizaron tres partículas mediante la inmersión de algunos soportes inorgánicos (zeolita, óxido de silicio y nanotubos de carbono) en una solución de acetato de cobre. Las partículas obtenidas con el mencionado método, resultaron tener sales de cobre sobre los soportes inorgánicos utilizados. Para cuantificar el potencial anti-biofouling de las partículas adquiridas y sintetizadas, se midió el proceso de liberación de iones cúpricos en agua desionizada. El resultado de esta cuantificación es que las partículas adquiridas liberan iones cúpricos de forma más lenta y, por otra parte, que la cantidad de iones cúpricos liberados al final del ensayo, puede ser explicada mediante un modelo que supone una fase heterogénea en equilibrio, con especies iónicas presenten en la solución. Con las partículas adquiridas y sintetizadas, posteriormente se elaboraron compósitos poliméricos de poliamida y polietileno con 10% en peso de partículas. A partir de lo anterior, se procedió a medir la tasa de liberación de los materiales elaborados en agua de mar, para evaluar si estos superan el umbral de liberación de iones cúpricos, para obtener acción antifouling. El resultado es que en el mejor de los casos, solo superan dicho valor crítico hasta el quinceavo día y la tasa de liberación de iones cúpricos, mejora con el aumento de la polaridad de la matriz polimérica, el aumento del porcentaje de cobre de los rellenos y su disminución de la densidad. A partir de los resultados obtenidos de los ensayos de liberación desde los compósitos con partículas de cobre, y considerando que el polímero más utilizado en la industria acuícola es el polietileno, se evaluó la acción antifouling de algunos de ellos durante dos meses, midiendo las unidades formadoras de colonias por unidad de superficie al final del ensayo. Se encontró que las diferencias entre los blancos y las muestras, no son significativas, como es de esperarse tomando en consideración que estos compósitos solo superan el umbral de acción antifouling hasta el octavo día. Finalmente, la prolongación del tiempo en que la tasa de liberación está sobre el umbral, ayudará a que los materiales poliméricos con partículas de cobre, tengan una acción antifouling significativa. Frente a esto, la incorporación de un relleno como la celulosa, que se caracteriza por mejorar la captación de agua por compósitos poliméricos, ayudaría a prolongar el tiempo en que la tasa de liberación se encuentra sobre el umbral de acción antifouling.