Document

The use of novel fouling-release and nanotechnology-based coatings for marine biofouling prevention.

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2014
Language
English
English abstract
Biofouling is the unwanted accumulation and attachment of marine micro- and macro organisms in any surfaces submerged in seawater. Biofouling is known by its deteriorating effects on the surfaces it form on, thus, lots of efforts were given to find solutions for this problem. However, due to the environmental impacts caused by common used toxic antifoulants, there is a big demand to search for novel non-toxic methods for prevention of biofouling such as fouling-release antifouling coatings technology and nanotechnology-based antifouling coatings. The main aim of this study was to investigate the efficiency of using the fouling-release silicone-based coating Hempel Hempasil X3 as well as the nanotechnology-based zinc oxide (Zno) nano coatings as novel coatings for biofouling prevention. The antifouling performance of the Hempasil X3R was tested in field experiment for 10 months at Marina Bandar Rawdah and Marina Shangri La and its toxicity was tested and compared to a standard toxic copper-based coating in lab experiment using Artemia salina larvae. Our results showed good antifouling performance of Hempasil X3® in both marinas with better results at Marina Shangri La. Also, Hempasil X3R was not toxic compared to the copper based coating. The ZnOnano-coatings were prepared in laboratory by hydrothermal, synthesis method using two seeding solutions (5 and 10mM) and two nanorods growing methods (conventional and microwave). Four ZnOnano-coatings, in total, were prepared (5mM conventional, 10mM conventional, 5mm microwave and 10mm microwave) and their photocatalytic antifouling properties were tested in lab experiment using antibacterial (using Acinetobacter sp. AZ4C), antilarval (using Bugula neriting and Artemia salina larvae) and antialgal (using Tetraselmis sp.) bioassays under light and dark conditions. All ZnO nano-coatings showed good antifouling activity against the above mentioned organisms under light condition but not in dark. So, our findings show that Hempel Hempasil X3® coating is a promising non-toxic and efficient antifouling coating which could be used as alternative for biocidal ones. Also, Zno nano-coatings exhibited good antifouling activities and this can be further investigated and exploited as new approach for biofouling prevention.
Arabic abstract
الترسبات الحيوية البحرية هي ظاهرة منتشرة في البيئة البحرية يمكن مشاهدتها على الأسطح والأجسام الملامسة أو المغمورة في مياه البحر. تعد هذه الظاهرة من أكبر المشكلات التي تواجهها الأنشطة الصناعية والترفيهية والعلمية المرتبطة بالبيئة البحرية من حيث تكلفة الصيانة والتنظيف وتعطل الأدوات والأجهزة والمرافق المستخدمة بالإضافة إلى تقليل الإنتاج في محطات تحلية مياه البحر وإنتاج الطاقة. لذلك، تشغل الجهود المبذولة لمكافحة هذي الظاهرة والحماية منها حيزا كبيرا لكثير من الباحثين في هذا المجال لهدف الوصول إلى طرق مثلى وفعالة للحماية من آثارها السلبية. لقد كشفت العديد من الدراسات ان الطلاءات المضادة الترسبات الحيوية البحرية ذات مركبات الرصاص والمعادن الثقيلة لها تأثير سلبي على البيئة بسبب ما تحتويه من مركبات سامة والتي تشكل خطرا على الأحياء البحرية بمختلف أنواعها. لذلك؛ قامت كثير من دول العالم بحظر استخدام هذه النوعية من الطلاءات ودعت إلى ضرورة إيجاد بدائل أخرى لها. ومن هذا المنطلق كان من الضرورة إيجاد طلاءات وطرق حديثة صديقة للبيئة وقابلة للتطبيق بأقل التكاليف، ومن أمثلة ذلك إستخدام طلاءات السيليكون المزيلة للترسبات و إستخدام تقنية النانو لتصميم طلاءات (ذات التحفيز الضوئي) مضادة للبكتيريا والترسبات الحيوية.
وقد تم في هذا البحث دراسة كفاءة أحد طلاءات السيليكون الحديثة المزيلة للترسبات في الحماية من الترسبات الحيوية البحرية ومقارنته مع أحد الطلاءات المحتوية على مركب النحاس من خلال تجربة عملية ميدانية في موقعين مختلفين في محافظة مسقط وبالتحديد في مرسی بندر الروضة و مرعي منتجع شانجريلا - بر الجصة بالإضافة إلى تجربة مخبرية الدراسة سمية هذا المنتج بإستخدام يرقات الروبيان أرتيميا سالينا (Artemia salina). وقد أثبتت هذه الدراسة كفاءة طلاء السيليكون الحديث في الحماية من الترسبات الحيوية في كلا المرسيين، وتبين أيضا خلو هذا المنتج من السموم القاتلة ليرقات الروبيان مقارنة بالطلاء الأخر المحتوي على مركب النحاس السام. ومن جانب آخر، فقد تم في هذا البحث دراسة كفاءة منع الترسبات الحيوية لأربعة طلاءات أكسيد الخارصين ذات التحفيز الضوئي المصممة باستخدام تقنية النانو من خلال تجارب مخبرية ضد البكتيريا البحرية أسينيتوباکتر (Acinetobacter sp . Az4C ) ويرقات أرتيميا مالينا (Arteria salina) و برجولا نيريتينا (Bugula neritina) ونوع من الطحالب الخضراء تيتراسيلميس (.Tetroselimis sp). وقد أظهرت جميع هذه الطلاءات قدرة جيدة للتخلص من هذه الكائنات خصوصا عند وجود الإضاءة. بينت نتائج هذه الدراسة كفاءة طلاء السيليكون الحديث (Hempasil x36) وطلاءات اكسيد الخارصين ذات التحفيز الضوئي المصممة بإستخدام تقنية النانو في الحماية من الترسبات الحيوية البحرية. لكن ما تزال هناك حاجة ماسة لدراسات أخرى لإثبات كفاءة هذا المنتج من خلال إثبات عدم سميته ضد كائنات بحرية أخرى مثل الأسماك والقشريات وإختبار كفائته من خلال تجربته على قوارب الصيد ودراسة فعالية هذا المنتج من حيث التكلفة الإقتصادية. من جانب أخر فإن طلاءات أكسيد الخارصين المصممة بإستخدام تقنية النانو بحاجة لإختبارها ضد كائنات بحرية أخرى وبالإضافة إختبار كفائتها من خلال تجارب ميدانية في ماء البحر.
Category
Theses and Dissertations

Same Subject

Journal articles
2
0
Dobretsov, Sergey.
جامعة السلطان قابوس. كلية العلوم الزراعية والبحرية
2015
Journal articles
4
0
Gadhi, Alaa Aref Abdullah.
جامعة السلطان قابوس. كلية العلوم الزراعية والبحرية
2018
Journal articles
0
0
Dobretsov, Sergey.
جامعة السلطان قابوس. كلية العلوم الزراعية والبحرية
2009
Journal articles
2
0
Dobretsov, Sergey.
جامعة السلطان قابوس. كلية العلوم الزراعية والبحرية
2018