Nova pesquisa em biofilmes: combatendo a natureza com a natureza

Encrustar organismos bioincrustantes em uma superfície metálica. Crédito: Maria Salta

Organismos biofouling em uma superfície plástica (mexilhões, algas e briozoários). Crédito: Maria Salta Organismos de biofouling em uma superfície de plástico (mexilhões, algas e briozoários). Crédito: Maria Salta Organismos de biofouling em uma superfície de plástico (mexilhões, algas e briozoários). Crédito: Maria Salta Organismos de biofouling em uma superfície de plástico (mexilhões, algas e briozoários). Crédito: Maria Salta

Organismos biofouling em uma superfície plástica (mexilhões, algas e briozoários). Crédito: Maria Salta

Previous Next

Por baixo da brilhante colcha de retalhos de azuis e verdes esconde-se um mundo intrincado de comunidades animais únicas, paisagens variadas e condições instáveis. O oceano é também um dos ecossistemas mais extraordinários e fascinantes do planeta - um lugar que pode hospedar tanto a fonte de um problema quanto a solução. No setor marítimo, cerca de US $ 56 milhões por ano estão associados à bioincrustação apenas para a Marinha dos EUA.

Os revestimentos anti-incrustantes têm o potencial de reduzir milhões de toneladas de emissões de gases de efeito estufa a cada ano, mas a indústria ainda não encontrou um método eficaz que também seja ambientalmente correto. A Dra. Maria Salta, microbiologista ambiental da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido, está explorando como a capacidade de autolimpeza da natureza pode manter os segredos de que precisamos para nos mantermos em movimento e as estruturas estáticas livres. Se for bem-sucedida, ela não apenas economizará milhões para a indústria de navegação, como também ajudará a proteger o planeta da exposição adicional a substâncias tóxicas das quais as comunidades marinhas ainda sofrem o impacto de hoje.


Revestimentos anti-incrustantes reduzem 384 milhões de toneladas de dióxido de carbono e 3,6 milhões de toneladas de dióxido de enxofre por ano. A Organização Marítima Internacional estima que, sem ações corretivas e a introdução de novas tecnologias de antiincrustação, as emissões de gases de efeito estufa podem aumentar de 38% a 72% até 2020.

Por mais de trinta anos o Tributyltin (TBT) foi o agente ativo em tintas anti-incrustantes amplamente utilizadas no setor marítimo. Não foi até a década de 1980 que se percebeu ser uma das substâncias mais nocivas introduzidas no meio marinho. O TBT estava causando graves danos a animais não-alvo em ambientes marinhos mais amplos, como deformidades em comunidades de moluscos e moluscos, redução do crescimento de algas e efeitos tóxicos em peixes jovens.

A Dra. Maria Salta é especialista em biofilmes marinhos com um interesse de pesquisa particular em revestimentos anti-incrustantes ambientalmente amigáveis. “Até 2003, a indústria marítima estava usando TBT, que foi bem sucedida, mas uma substância muito tóxica. Ele estava agindo contra animais não-alvo, e junto com muitos outros efeitos colaterais, estava mudando seu sexo. As toxinas do TBT têm se acumulado na água e nos sedimentos desde que foi usada pela primeira vez na indústria em meados da década de 60. Demorou mais de 30 anos para bani-lo completamente - mas então já causou muitos danos irreversíveis ".

A pesquisa de Salta explora soluções que imitam sistemas naturais para impedir o crescimento marinho em cascos de navios. Os cientistas estudaram em detalhes microscópicos o que torna a pele de baleias, tubarões e algumas outras criaturas marinhas capazes de dissuadir cracas, mexilhões e algas que se ligam a estruturas feitas pelo homem deixadas no mar por um longo período de tempo. Enquanto a primeira camada de colonização (biofilmes) é extremamente importante, ela é freqüentemente ignorada na pesquisa.

Salta explica: “Biofilmes (slime) são a primeira camada de colonização composta principalmente de diatomáceas e bactérias. Muitas pessoas acreditam que esta camada é a primeira a se formar em uma superfície, mas também atua como uma fonte de alimento para organismos maiores, como esporos e larvas, que acabam se fixando firmemente. O biofilme sozinho pode causar até 18% de penalidade de combustível com menos de 1 milímetro de espessura. Portanto, não apenas é uma fonte de alimento, mas também cria enormes problemas, inclusive a rugosidade da superfície, que afeta a hidrodinâmica do navio, a corrosão e a biocorrosão de dutos marinhos, aqüicultura e muito mais - não apenas navios. "

Biofouling afeta todos os objetos feitos pelo homem no ambiente aquático. Para Salta, encontrar uma solução significava que ela precisava primeiro encontrar maneiras de remover o biofilme. "É fascinante porque é uma micro-comunidade tão dinâmica com tantos organismos diferentes. Na verdade, para algas e cracas - que são a questão principal quando se trata de transporte - a indústria marítima tem alguns métodos para lidar com este problema. Eles usam revestimentos à base de silicone muito parecidos com as superfícies antiaderentes encontradas em nossas frigideiras.Os organismos se ligam, mas quando o navio começa a se mover, eles caem.Esta é uma excelente tática, mas funciona melhor em altas velocidades e não em todos eficaz para objetos estáticos. Além disso, o biofilme ainda está causando estragos. "

Através de sua pesquisa, Salta desenvolveu agora uma série de técnicas inovadoras para testar vários revestimentos anti-incrustantes, materiais e comportamentos incrustantes no laboratório que simulam condições naturais. "Houve uma lacuna nessas técnicas por um longo tempo até agora, e em muitos aspectos, as pessoas ainda estão usando métodos básicos. Por exemplo, ao testar materiais anti-incrustantes, os cientistas geralmente fazem isso em um ambiente estático - embora informativo, não faz. • Representam o ambiente real, pois os biofilmes estão sempre expostos ao fluxo Mesmo que os navios não estejam se movendo há marés, então eles nunca são verdadeiramente “estáticos”. Eu desenvolvi um novo método que incorpora a hidrodinâmica para que eu possa ver o que acontece quando os biofilmes estão sob fluxo, que seriam mais representativos do ambiente natural.Eu também desenvolvi métodos de alto rendimento que avaliam como os biofilmes se formam diretamente em revestimentos experimentais e comerciais. disse Salta.

"Também sabemos agora que os biofilmes preferem se ligar a algumas superfícies mais do que a outras. O problema é que geralmente as bactérias se adaptam - se você modifica as propriedades da superfície, as bactérias podem se modificar para superar as barreiras. Não sabemos como ou por que e até que ponto os microrganismos se adaptam à superfície, então, como parte da minha pesquisa, estamos analisando as associações entre espécies e materiais.Novos resultados surgiram recentemente e parecem empolgantes.Mas antes que possamos evitar a incrustação biológica, primeiro precisamos entender os biofilmes "Por que esses microorganismos estão se ligando a onde eles estão se ligando e como? E então vamos encontrar uma solução paralela a essa pesquisa."

O trabalho de Salta abrange uma variedade de ângulos, incluindo biomimética e sequenciamento de última geração "Quando os músculos são muito jovens, as proteínas podem ajudá-los a ficar livres. Mas a solução não será direta, porque tanto a química quanto a biologia estão envolvidas. não é totalmente livre de agressividade, também tem bactérias. Portanto, as bactérias desempenham um papel em manter as algas livres de outros organismos bioincrustantes? Há momentos em que isso tem sido demonstrado ser o caso.

Grandes animais marinhos também foram vistos por causa de sua existência relativamente livre de sujeira. As novas tecnologias inspiram-se na forma da superfície e no padrão encontrado em organismos marinhos, como o tubarão. Por exemplo, a superfície do tubarão trabalha hidrodinamicamente, e as "escalas" ajudam a criar pequenos vórtices que, em teoria, trabalham para impedir que as bactérias se fixem, colonizem e formem biofilmes. Salta explicou que esses tipos de tecnologia tiveram algum sucesso; no entanto, muitas vezes são de curta duração porque o biofilme pode eventualmente formar uma camada sobre a superfície.