Towards a new generation of sustainable nano-based additives for maritime anti-corrosion smart coatings: a multidisciplinary framework within the Atlantic

Descrição

Há 500 anos, exploradores como Fernão de Magalhães, descobriram o caminho para o Desconhecido. Hoje, a Humanidade, num cenário de alterações globais, continua a enfrentar problemas com soluções desconhecidas ou muito desafiantes para promover o equilíbrio entre o crescimento económico e o desenvolvimento sustentável. Entre os grandes desafios atuais, a corrosão assume-se como um dos mais relevantes. A corrosão metálica é um problema económico, técnico-científico e ambiental que consome mais de 3% do PIB mundial, particularmente severo e crítico em termos de segurança civil nas infraestruturas imersas no mar [1]. As tecnologias atuais para combater a corrosão marítima incluem a aplicação de inibidores de corrosão (ICs; ex. 2-mercaptobenzotiazole (MBT); fosfato de zinco (ZP)) em tintas [1,2]. Um dos problemas, é que a maioria destes ICs são muito tóxicos para os organismos aquáticos, pelo que, recentemente tem sido proposto a sua substituição por moléculas de base biológica (ex. gluconato de sódio (SG); ácido glutâmico (GA)), supostamente com menor risco ambiental [3,5]. Apesar de tudo, estes “bio-ICs” requerem ainda validação em termos da sua real eficácia anti-corrosão em aço de qualidade marítima [3-5]. Mais recentemente, o Prof. Dr. Tedim (Co-PI) et al., desenvolveram uma técnica inovadora para imobilizar/encapsular ICs em nanomateriais manufaturados (NMs) e, desta forma, controlar a sua libertação ao longo tempo [2]. Com este desenvolvimento tecnológico, foi possível resolver a lixiviação espontânea e prematura que é comum em revestimentos regulares, e que lhes reduz o tempo de meia vida, diminuir problemas de incompatibilidades entre ICs e outros ingredientes das tintas, e mitigar a contaminação ambiental associada à libertação dos ICs tóxicos para o ambiente marinho [2]. Desde então, foram utilizados hidróxidos de dupla camada (LDH) e nanocápsulas mesoporosas de sílica (SiNC) (Figura 1) na imobilização de ICs comerciais (ex. MBT, ZP [2,6-8]) e um “bio-IC” (SG, protegido por uma patente [9]). Alguns dos NMs estão a ser validados pela empresa portuguesa Smallmatek, Lda. para avaliar a possibilidade de os produzir à escala industrial. Tendo em consideração a escassez de estudos sobre os efeitos de NMs não-convencionais em organismos marinhos [10-19] e a novidade dos NMs da UAVR decidiu-se iniciar um estudo de ecotoxicidade para entender os efeitos letais, fisiológicos e bioquímicos do LDH-MBT, comparado com os seus constituintes individuais MBT e LDH, em bivalves. Verificou-se que a imobilização diminuía a toxicidade aguda do MBT quando livre em solução, no entanto, os efeitos bioquímicos do LDH-MBT não eram negligenciáveis devido ao efeito nocivo do MBT [20]. Este resultado justifica, per si, a implementação de uma estratégia de reformulação do design dos NMs e/ou a substituição do IC por outro tão eficiente, mas menos tóxico para ser imobilizado nos NMs-base de toxicidade baixa/nula (LDH) a moderada (SiNC) para organismos marinhos [20-22]. Mas muitas outras questões ficaram por responder e outras surgiram, entretanto: Qual é o comportamento, destino e os efeitos destes NMs no ecossistema marinho? O encapsulamento dos “bio-ICs” pode diminuir ainda mais a toxicidade deste tipo de aditivos? Se sim, porquê e como? A perigosidade dos NMs pode ser afetada de acordo com a biogeografia ou biogeoquímica de águas ou sedimentos em zonas diferentes do Atlântico? O projeto NANOGREEN pretende responder a essas questões, pelo menos em parte, aproveitando o conhecimento multidisciplinar do consórcio (UAVR-UNESP; USP, SMT) visando, no final do projeto, apresentar o primeiro nanoaditivo de elevado desempenho anticorrosivo e ambiental do mundo, pronto para posterior validação industrial. Para atingir tal objetivo, concreto e exequível, o projeto NANOGREEN pretende desenvolver quatro novos NMs com ICs de base biológica e comparar as suas propriedades e eficiência anticorrosiva com quatro NMs de referência (Tarefa 1) e, em seguida, adicioná-los em revestimentos para avaliar a corrosão em cenários de imersão. Entretanto, apenas os nanoaditivos mais promissores serão avaliados em termos de destino, comportamento (Tarefa 3) e exposição e perigosidade no ambiente de águas temperadas e tropicais do Atlântico (Tarefa 4) e em termos de efeitos sub-celulares em organismos marinhos através de uma abordagem holística para eventual descoberta dos mecanismos de ação dos NMs (Tarefa 5). A apresentação e disseminação dos resultados será organizado na Tarefa 6 (Figura 2). A novidade da presente proposta reside no desenvolvimento do primeiro aditivo anti-corrosivo de alto desempenho com reduzida toxicidade e risco ambiental em diferentes biogeografias, usando para tal uma abordagem abrangente e multidisciplinar. O NANOGREEN presta assim atenção aos principais desafios societais no Espaço Atlântico, nomeadamente proteção dos oceanos e sua biodiversidade, necessidade de consciencialização ambiental e promoção do crescimento azul.