Nanopartículas como aditivos para revestimentos: uma potencial alternativa para prevenção da fixação do mexilhão dourado em usinas hidrelétricas

Abstract

Existem muitas espécies de moluscos não-marinhos e não-nativos no Brasil, sendo a maioria deles trazidos fortuitamente da Ásia e da Europa. Um dos casos mais notórios é o do mexilhão dourado (Limnoperna fortunei). A grande capacidade desses organismos em aderirem às superfícies rígidas de qualquer natureza e desenvolverem superpopulações em um curto espaço de tempo, faz deste molusco um problema ambiental e econômico. Ao longo das últimas três décadas, distintas estratégias foram adotadas por diferentes pesquisadores no intuito de mitigar o avanço do mexilhão dourado por bacias hidrográficas e reservatórios de água, bem como combater e controlar o problema causado pela inserção da espécie em ambientes aquáticos diferentes ao seu originário. Especificamente para o setor elétrico, estimam-se perdas financeiras de US$120 milhões associadas às paralisações na geração de energia elétrica causadas pela proliferação destes organismos sistemas de resfriamento de unidades geradoras de usinas hidrelétricas. Neste contexto, a proposta deste trabalho consiste na síntese de nanomateriais, capazes de serem aplicados em revestimentos específicos, com a finalidade de reduzir a fixação do molusco em usinas hidrelétricas. Assim, diferentes nanomateriais inteligentes foram sintetizados, caracterizados e incorporados em revestimentos comumente utilizados em sistemas de geração de energia por fontes hidráulicas para monitoramento de sua ação repulsora ao organismo. Ademais, estudos referentes à interação com diferentes superfícies foram padronizados, bem como testes de aderência dos mexilhões dourados em superfícies metálicas, além do desenvolvimento de um indicador de impacto financeiro para a concessionária. Os resultados mostraram que os revestimentos dopados de nanopartículas foram estáveis, tiveram boa aderência nas superfícies de aço carbono e uma redução da oxidação do material em água em função do tempo. Além disso, não foram encontradas larvas ou indivíduos de mexilhão dourado nos corpos de prova no período de estudo e os custos anuais de manutenção para inspeção e limpeza dos equipamentos que compõem os sistemas de resfriamento da usina são estimados em R$ 446 mil. Assim, este trabalho inovador, se insere nos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 6, 7 e 9, permeando, respectivamente, a garantia da água potável e do saneamento, a segurança da produção de energia acessível e limpa e a promoção da indústria, da inovação e da infraestrutura, através do desenvolvimento de materiais mais sustentáveis e inteligentes.

There are many species of non-marine and non-native molluscs in Brazil, most of which were brought randomly from Asia and Europe. One of the most notorious cases is that of the golden mussel (Limnoperna fortunei). The great ability of these organisms to adhere to surfaces of any nature and develop superpopulations in a short space of time makes this mollusc an environmental and economic problem. Over the last three decades, different strategies have been adopted by different researchers to mitigate the spread of the golden mussel through river basins and water reservoirs, as well as combat and control the problem caused by the insertion of the species in aquatic environments different from its origin. Specifically for the electricity sector, financial losses of US$ 120 million are estimated associated with stoppages in electricity generation caused by the protection of these organisms from the cooling systems of generating units of hydroelectric plants. In this context, the proposal of this work consists of the synthesis of nanomaterials, capable of being applied in specific coatings, with the purpose of reducing the attachment of mollusks in hydroelectric plants. Thus, different intelligent nanomaterials were synthesized, characterized, and incorporated into coatings commonly used in energy generation systems using hydraulic sources to monitor their repulsive action on the organism. Furthermore, studies regarding the interaction with different surfaces were standardized, as well as adhesion tests of golden mussels on metal surfaces, in addition to the development of a financial impact indicator for trading. The results showed that the doped nanoparticle coatings were obtained, provided good adhesion on carbon steel surfaces and a reduction in the oxidation of the material in water as a function of time. Furthermore, no golden mussel larvae or individuals were found in the specimens during the study period and the annual maintenance costs for inspection and cleaning of the equipment that make up the plant's cooling systems are estimated at R$446,000. Thus, this innovative work is part of Sustainable Development Goals (SDGs) 6, 7 and 9, covering, respectively, the guarantee of drinking water and sanitation, the safety of the production of accessible and clean energy and the promotion of industry, innovation, and infrastructure, through the development of more sustainable and intelligent materials.