Análise da bioincrustação marinha em filmes finos de dióxido de titânio depositados por spin coating sobre aço inox

Abstract

A bioincrustação marinha é caracterizada como um fenômeno natural que tem seu início com a adesão de matéria orgânica dissolvida à superfície submersa, formando uma camada inicial de biofilme que possibilita a fixação de organismos maiores. Dentre as consequências que podem ocorrer após sua formação estão: aumento do consumo de combustível em sistemas navais e oceânicos, dificuldade de manobrabilidade, prejuízos à fauna e flora marinha, diminuição da eficiência de embarcações, entre outros. Sabendo dos possíveis danos causados pela bioincrustação, muitos estudos são frequentemente realizados e reportados na literatura, com a finalidade de minimizar a agressão da vida e ambiente marinho, bem como maximizar a eficiência energética e de desempenho de sistemas navais. Neste trabalho avaliou-se o dióxido de titânio (TiO2), como alternativa ao combate deste fenômeno, quando depositado na forma de filmes finos, utilizando a técnica de spin coating, na superfície de amostras de aço INOX e sinterizados a 450°C, 550°C e 650°C em forno à vácuo. Os filmes foram caracterizados utilizando as técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), molhabilidade utilizando ângulos de contato com e sem incidência de radiação ultravioleta e inseridos em ambiente marinho na Marina Cubatão em Joinville, para avaliar a evolução da bioincrustração marinha. Todos os filmes apresentaram características hidrofílicas, apesar de indicarem resultados diferentes de molhabilidade. O filme sinterizado a temperatura de 450°C apresentou as melhores características fotocatalíticas, provavelmente devido à maior concentração da fase anatase. Os filmes inseridos em ambiente marinho foram avaliados mensalmente. Todas as condições de sinterização mostraram desplacamento das impurezas aderidas ao filme, porém o filme sinterizado a 450°C se mostrou mais eficaz. Examinando os resultados, constatou-se que a aplicação de filmes finos de TiO2 indica potencial uso no combate à bioincrustação marinha.

Marine biofouling is characterized as a natural phenomenon that begins with the adhesion of dissolved organic matter to the submerged surface, forming an initial biofilm layer that enables the attachment of larger organisms. Among the consequences that may arise after its formation are increased fuel consumption in naval and ocean systems, reduced maneuverability, damage to marine fauna and flora, decreased vessel efficiency, among others. Acknowledging the potential damage caused by biofouling, many studies are frequently conducted and reported in the literature with the aim of minimizing the impact on marine life and the marine environment, as well as maximizing energy efficiency and performance in naval systems. In this work, titanium dioxide (TiO₂) was evaluated as an alternative to combat this phenomenon in the form of thin films deposited by spin coating and sintered at 450°C, 550°C, and 650°C. The films were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and wettability analysis through contact angle measurements with and without ultraviolet radiation exposure, and they were placed in a marine environment at Marina Cubatão in Joinville. All films exhibited hydrophilic characteristics, although they presented different wettability results. The film sintered at 450°C showed better photocatalytic characteristics, probably due to the higher concentration of the anatase phase. The films placed in the marine environment were evaluated biweekly. All sintering conditions showed detachment of impurities adhered to the film. Examining the results, it was found that the application of TiO₂ films indicates potential use in combating marine biofouling.