Marco Faimali - Enea
Marco Faimali - Enea
Marco Faimali - Enea
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Venezia<br />
Castello Castello 1364/a<br />
1364/a<br />
30122 30122 Venezia<br />
Venezia<br />
Tel. Tel. +39 +39 041 041 2404761<br />
2404761<br />
Fax Fax +39 +39 041 041 5204126<br />
5204126<br />
segreteria@ismar.cnr.it<br />
segreteria@ismar.cnr.it<br />
13 Dicembre 2012<br />
R Roma<br />
Biofouling e Antifouling<br />
(nuovi approcci per lo sviluppo<br />
Genova<br />
Genova<br />
Via Via De De Marini Marini 6<br />
6<br />
16149 16149 GE<br />
GE<br />
Tel. Tel. +39 +39 010 010 64751<br />
64751<br />
Fax Fax +39 +39 010 010 6475400<br />
6475400<br />
segreteria@ge.ismar.cnr.it<br />
segreteria@ge.ismar.cnr.it<br />
di di tecnologie tecnologie sostenibili)<br />
sostenibili)<br />
Dr. <strong>Marco</strong> FAIMALI (ISMAR-CNR)<br />
( )<br />
marco.faimali@ismar.cnr.it<br />
Ancona<br />
Ancona<br />
Largo Largo Fiera Fiera della della Pesca Pesca 1<br />
1<br />
60125 60125 AN<br />
AN<br />
Tel Tel +39 +39 071 071 207881<br />
207881<br />
Fax Fax +39 +39 071 071 55313<br />
55313<br />
segreteria@an.ismar.cnr.it<br />
segreteria@an.ismar.cnr.it<br />
Bologna<br />
Bologna<br />
Via Via P. P. Gobetti, Gobetti, Gobetti , 101<br />
101<br />
40129 40129 BO<br />
BO<br />
Tel Tel +39 +39 051 051 6398891<br />
6398891<br />
Fax Fax +39 +39 051 051 6398939<br />
6398939<br />
segreteria@bo.ismar.cnr.it<br />
segreteria@bo.ismar.cnr.it<br />
Lesina<br />
Lesina<br />
Via Via Pola, Pola, Pola , 4<br />
4<br />
71010 71010 FG<br />
FG<br />
Tel Tel +39 +39 0882 0882 992702<br />
992702<br />
Fax Fax +39 +39 0882 0882 991352<br />
991352<br />
segreteria@fg.ismar.cnr.it<br />
segreteria@fg.ismar.cnr.it<br />
Pozzuolo Pozzuolo di di Lerici<br />
Lerici<br />
Forte Forte Santa Santa Teresa<br />
Teresa<br />
19032 19032 SP<br />
SP<br />
Tel Tel +39 +39 0187 0187 978300<br />
978300<br />
Fax Fax +39 +39 0187 0187 970585<br />
970585<br />
segreteria@sp.ismar.cnr.it<br />
segreteria@sp.ismar.cnr.it<br />
Trieste<br />
Trieste<br />
Viale Viale Romolo Romolo Gessi, Gessi, 2<br />
2<br />
34123 34123 TS<br />
TS<br />
Tel Tel +39 +39 040 040 305312<br />
305312<br />
Fax Fax +39 +39 040 040 308941<br />
308941<br />
segreteria@ts.ismar.cnr.it<br />
segreteria@ts.ismar.cnr.it
MACROTEMATICHE<br />
VENEZIA<br />
Venezia<br />
Castello Castello 1364/a<br />
1364/a<br />
30122 30122 Venezia<br />
Venezia<br />
Tel. Tel. +39 +39 041 041 2404761<br />
2404761<br />
Fax Fax +39 +39 041 041 5204126<br />
5204126<br />
segreteria@ismar.cnr.it<br />
segreteria@ismar.cnr.it<br />
DI RICERCA<br />
GEOLOGY<br />
COASTAL SYSTEMS<br />
PHYSICAL<br />
OCEANOGRAPHY<br />
CHEMICAL<br />
OCEANOGRAPHY<br />
MARINE BIOLOGY<br />
COASTAL BIOLOGY<br />
HUMAN IMPACTS<br />
FISHERIES<br />
ACQUACOLTURE<br />
MARINE TECNOLOGY<br />
Genova<br />
Genova<br />
Via Via De De Marini Marini 6<br />
6<br />
16149 16149 GE<br />
GE<br />
Tel. Tel. +39 +39 010 010 64751<br />
64751<br />
Fax Fax +39 +39 010 010 6475400<br />
6475400<br />
segreteria@ge.ismar.cnr.it<br />
segreteria@ge.ismar.cnr.it<br />
Ancona<br />
Ancona<br />
Largo Largo Fiera Fiera della della Pesca Pesca 1<br />
1<br />
60125 60125 AN<br />
AN<br />
Tel Tel +39 +39 071 071 207881<br />
207881<br />
Fax Fax +39 +39 071 071 55313<br />
55313<br />
segreteria@an.ismar.cnr.it<br />
segreteria@an.ismar.cnr.it<br />
Bologna Trieste Ancona Lesina La Spezia Genova<br />
Bologna<br />
Bologna<br />
Via Via P. P. Gobetti, Gobetti, Gobetti , 101<br />
101<br />
40129 40129 BO<br />
BO<br />
Tel Tel +39 +39 051 051 6398891<br />
6398891<br />
Fax Fax +39 +39 051 051 6398939<br />
6398939<br />
segreteria@bo.ismar.cnr.it<br />
segreteria@bo.ismar.cnr.it<br />
Lesina<br />
Lesina<br />
Via Via Pola, Pola, Pola , 4<br />
4<br />
71010 71010 FG<br />
FG<br />
Tel Tel +39 +39 0882 0882 992702<br />
992702<br />
Fax Fax +39 +39 0882 0882 991352<br />
991352<br />
segreteria@fg.ismar.cnr.it<br />
segreteria@fg.ismar.cnr.it<br />
Pozzuolo Pozzuolo di di Lerici<br />
Lerici<br />
Forte Forte Santa Santa Teresa<br />
Teresa<br />
19032 19032 SP<br />
SP<br />
Tel Tel +39 +39 0187 0187 978300<br />
978300<br />
Fax Fax +39 +39 0187 0187 970585<br />
970585<br />
segreteria@sp.ismar.cnr.it<br />
segreteria@sp.ismar.cnr.it<br />
Trieste<br />
Trieste<br />
Viale Viale Romolo Romolo Gessi, Gessi, 2<br />
2<br />
34123 34123 TS<br />
TS<br />
Tel Tel +39 +39 040 040 305312<br />
305312<br />
Fax Fax +39 +39 040 040 308941<br />
308941<br />
segreteria@ts.ismar.cnr.it<br />
segreteria@ts.ismar.cnr.it
Venezia<br />
Castello Castello 1364/a<br />
1364/a<br />
30122 30122 Venezia<br />
Venezia<br />
Tel. Tel. +39 +39 041 041 2404761<br />
2404761<br />
Fax Fax +39 +39 041 041 5204126<br />
5204126<br />
segreteria@ismar.cnr.it<br />
segreteria@ismar.cnr.it<br />
Genova<br />
Genova<br />
Via Via De De Marini Marini 6<br />
6<br />
16149 16149 GE<br />
GE<br />
Tel. Tel. +39 +39 010 010 64751<br />
64751<br />
Fax Fax +39 +39 010 010 6475400<br />
6475400<br />
segreteria@ge.ismar.cnr.it<br />
segreteria@ge.ismar.cnr.it<br />
Ancona<br />
Ancona<br />
Largo Largo Fiera Fiera della della Pesca Pesca 1<br />
1<br />
60125 60125 AN<br />
AN<br />
Tel Tel +39 +39 071 071 207881<br />
207881<br />
Fax Fax +39 +39 071 071 55313<br />
55313<br />
segreteria@an.ismar.cnr.it<br />
segreteria@an.ismar.cnr.it<br />
ISMAR UOS<br />
Genova<br />
Bologna<br />
Bologna<br />
Via Via P. P. Gobetti, Gobetti, Gobetti , 101<br />
101<br />
40129 40129 BO<br />
BO<br />
Tel Tel +39 +39 051 051 6398891<br />
6398891<br />
Fax Fax +39 +39 051 051 6398939<br />
6398939<br />
segreteria@bo.ismar.cnr.it<br />
segreteria@bo.ismar.cnr.it<br />
MACROTEMATICHE DI<br />
RICERCA<br />
Lesina<br />
Lesina<br />
Via Via Pola, Pola, Pola , 4<br />
4<br />
71010 71010 FG<br />
FG<br />
Tel Tel +39 +39 0882 0882 992702<br />
992702<br />
Fax Fax +39 +39 0882 0882 991352<br />
991352<br />
segreteria@fg.ismar.cnr.it<br />
segreteria@fg.ismar.cnr.it<br />
PHYSICAL OCEANOGRAPHY<br />
MARINE BIOLOGY<br />
HUMAN IMPACTS<br />
MARINE TECNOLOGY<br />
Pozzuolo Pozzuolo di di Lerici<br />
Lerici<br />
Forte Forte Santa Santa Teresa<br />
Teresa<br />
19032 19032 SP<br />
SP<br />
Tel Tel +39 +39 0187 0187 978300<br />
978300<br />
Fax Fax +39 +39 0187 0187 970585<br />
970585<br />
segreteria@sp.ismar.cnr.it<br />
segreteria@sp.ismar.cnr.it<br />
Trieste<br />
Trieste<br />
Viale Viale Romolo Romolo Gessi, Gessi, 2<br />
2<br />
34123 34123 TS<br />
TS<br />
Tel Tel +39 +39 040 040 305312<br />
305312<br />
Fax Fax +39 +39 040 040 308941<br />
308941<br />
segreteria@ts.ismar.cnr.it<br />
segreteria@ts.ismar.cnr.it
Protezione dei materiali dalla corrosione e<br />
biodeterioramento in ambiente marino<br />
Materiali Materiali…<br />
…. quali ?<br />
?
Materiali Materiali…<br />
…. quali ?<br />
?
Strutture e dispositivi per tutte le attività<br />
antropiche in ambiente marino<br />
Navi….<br />
Piattaforme Off-shore …<br />
I Industrie……<br />
d t i<br />
Strutture portuali…<br />
Pontili…..<br />
Condotte…..<br />
Cavi sottomarini…<br />
Cime…<br />
Ponti….<br />
Impianti di acquacoltura….<br />
…………….
….quale l interazione i i esiste i tra le… l<br />
TECNOLOGIE AMBIENTE MARINO
….impatto impatto dell dell’ambiente ambiente marino sui<br />
materiali e le tecnologie ….<br />
TECNOLOGIE AMBIENTE MARINO<br />
Chemical ChemicalPhyisical Phyisical<br />
Biological
….ma anche, impatto dei sistemi di protezione dei<br />
materiali e l’utilizzo delle tecnologie<br />
sull’ecosistema marino....<br />
TECNOLOGIE AMBIENTE MARINO<br />
Chemical ChemicalPhyisical Phyisical<br />
Biological
…una duplice duplice relazione relazione tra tra due sistemi<br />
sistemi<br />
estremamente complessi……..<br />
TECNOLOGIE AMBIENTE MARINO<br />
Chemical ChemicalPhyisical Phyisical<br />
Chemical ChemicalPhyisical Phyisical<br />
Biological Biological
ESISTE ESISTE QUINDI L LL’ESIGENZA L’ESIGENZA ESIGENZA DI DI RAGGIUNGERE RAGGIUNGERE IL DIFFICILE EQUILIBRIO EQUILIBRIO TRA<br />
TRA<br />
LA PROTEZIONE DELLE TECNOLOGIE UMANE DALL’AGRESSIVITA’<br />
DELL’AMBIENTE MARINO E LA CONTEMPORANEA PROTEZIONE<br />
DELL’ECOSISTEMA MARINO DALLA PRESSIONE GENERATA DALLE<br />
TECNOLOGIE E I SISTEMI DI PROTEZIONE<br />
Deteri Deteri Deteri Deteri Deteri Deteri ioration ioration ioration ioration ioration ioration<br />
TECHNOLOGIES MARINE ENVIRONMENT<br />
Corrosi Corrosi Corrosi Corrosi Corrosi Corrosi orrosion orrosion orrosion orrosion orrosion orrosion<br />
Chemical Chemical Ph Phyisical Ph Phyisical i i i i l<br />
l<br />
Biological<br />
Biological<br />
Biofouling Biofouling Biofouling Biofouling Biofouling Biofouling<br />
Climate Climate Climate Climate Climate Climate ee ee ee change change change change change change<br />
Polluti Polluti Polluti Polluti Polluti Polluti ollution ollution ollution ollution ollution ollution<br />
Chemical Chemical Ph Phyisical Ph Phyisical i i i i l<br />
l<br />
Biological<br />
Biological<br />
Stress Stress Stress<br />
Stress Stress Stress
CORROSIONE E BIODETERIORAMENTO RAPPRESENTANO<br />
UN UN SERIO SERIO PROBLEMA PROBLEMA TECNOLOGICO<br />
Costo imputabile a questi fenomeni: 3-4 % PIL dei paesi industrializzati<br />
• Annual metal use Iron represents 90%.<br />
• 40% of the annual production Replacement of corroded parts<br />
• Knowledge on on protection protection Reduction in 20-30% 20-30% of the costs<br />
costs<br />
WHILE YOU ARE READING THESE<br />
WORDS…10000 KG OF IRON ARE<br />
CORRODING IN THE WORLD
ISMAR UOS Genova<br />
Marine corrosion and<br />
protection<br />
Analysis of traditional and innovative<br />
metallic materials behavior in the marine<br />
environment. Development and<br />
characterization of of different different kind kind of of prepretreatments<br />
and coatings.<br />
Person in charge for Corrosion and Protection:<br />
Pierluigi TRAVERSO<br />
Person in charge for Cultural Heritage:<br />
Paola LETARDI
ISMAR UOS Genova<br />
Biofouling e antifouling<br />
ecotechnologies<br />
D Development l of f new systems, with i h a l low<br />
environmental impact, to protect materials<br />
from corrosion and marine organisms<br />
settlement<br />
Person in charge: <strong>Marco</strong> FAIMALI
ISMAR UOS Genova<br />
Techniques to analyze<br />
environmental impacts<br />
Development of monitoring and analysis<br />
systems able to point out effects of<br />
anthropic activities on the marine<br />
environment<br />
Person in charge: <strong>Marco</strong> FAIMALI
INFRASTRUTTURE<br />
Stazione Marina Sperimentale<br />
(SMS)<br />
Recentemente è stata inserita nel MARS Network<br />
L’edificio dispone di una superficie coperta di<br />
100 mq una potenza elettrica di 30 KW, un<br />
impianto p che preleva p l’acqua q di mare ad una<br />
profondità di 2,5 metri ed assicura una portata<br />
di 12 litri al minuto.<br />
E’ dotata di una centralina meteo (misure ( in<br />
continuo di temperatura, irraggiamento solare,<br />
piovosità, forza e direzione del vento.<br />
Nello specchio di mare antistante è ancorato<br />
un pontile galleggiante (8,30x2,40 metri)<br />
utilizzato per l’immersione statica di provini<br />
sperimentali e un battello pneumatico<br />
utilizzato per prove dinamiche su<br />
antivegetative e attività di campionamento in<br />
mare.<br />
(European Network of Marine Research Institutes and Stations)
Venezia<br />
Castello Castello 1364/a<br />
1364/a<br />
30122 30122 Venezia<br />
Venezia<br />
Tel. Tel. +39 +39 041 041 2404761<br />
2404761<br />
Fax Fax +39 +39 041 041 5204126<br />
5204126<br />
segreteria@ismar.cnr.it<br />
segreteria@ismar.cnr.it<br />
13 Dicembre 2012<br />
R Roma<br />
Biofouling e Antifouling<br />
(nuovi approcci approcci per per lo lo sviluppo<br />
sviluppo<br />
Genova<br />
Genova<br />
Via Via De De Marini Marini 6<br />
6<br />
16149 16149 GE<br />
GE<br />
Tel. Tel. +39 +39 010 010 64751<br />
64751<br />
Fax Fax +39 +39 010 010 6475400<br />
6475400<br />
segreteria@ge.ismar.cnr.it<br />
segreteria@ge.ismar.cnr.it<br />
di tecnologie sostenibili)<br />
Dr. <strong>Marco</strong> FAIMALI (ISMAR-CNR)<br />
( )<br />
marco.faimali@ismar.cnr.it<br />
Ancona<br />
Ancona<br />
Largo Largo Fiera Fiera della della Pesca Pesca 1<br />
1<br />
60125 60125 AN<br />
AN<br />
Tel Tel +39 +39 071 071 207881<br />
207881<br />
Fax Fax +39 +39 071 071 55313<br />
55313<br />
segreteria@an.ismar.cnr.it<br />
segreteria@an.ismar.cnr.it<br />
Bologna<br />
Bologna<br />
Via Via P. P. Gobetti, Gobetti, Gobetti , 101<br />
101<br />
40129 40129 BO<br />
BO<br />
Tel Tel +39 +39 051 051 6398891<br />
6398891<br />
Fax Fax +39 +39 051 051 6398939<br />
6398939<br />
segreteria@bo.ismar.cnr.it<br />
segreteria@bo.ismar.cnr.it<br />
Lesina<br />
Lesina<br />
Via Via Pola, Pola, Pola , 4<br />
4<br />
71010 71010 FG<br />
FG<br />
Tel Tel +39 +39 0882 0882 992702<br />
992702<br />
Fax Fax +39 +39 0882 0882 991352<br />
991352<br />
segreteria@fg.ismar.cnr.it<br />
segreteria@fg.ismar.cnr.it<br />
Pozzuolo Pozzuolo di di Lerici<br />
Lerici<br />
Forte Forte Santa Santa Teresa<br />
Teresa<br />
19032 19032 SP<br />
SP<br />
Tel Tel +39 +39 0187 0187 978300<br />
978300<br />
Fax Fax +39 +39 0187 0187 970585<br />
970585<br />
segreteria@sp.ismar.cnr.it<br />
segreteria@sp.ismar.cnr.it<br />
Trieste<br />
Trieste<br />
Viale Viale Romolo Romolo Gessi, Gessi, 2<br />
2<br />
34123 34123 TS<br />
TS<br />
Tel Tel +39 +39 040 040 305312<br />
305312<br />
Fax Fax +39 +39 040 040 308941<br />
308941<br />
segreteria@ts.ismar.cnr.it<br />
segreteria@ts.ismar.cnr.it
IL BIOFOULING<br />
Definizioni<br />
il termine, che deriva dall’unione dall unione dei termini bio= bio vita e<br />
fouling= immondizia, potrebbe dunque tradursi come<br />
“immondizia vivente”. Esso viene utilizzato in tutto il mondo<br />
per i indicare di un diff diffusissimo i i e complesso l f fenomeno<br />
biologico.<br />
Fouling: processo di accumulazione su una interfaccia<br />
di materiale indesiderato (materiale inorganico<br />
e organico non-vivente)<br />
non-vivente).<br />
Bio-fouling: processo di accumulazione e sviluppo su una<br />
interfaccia f di una complessa comunità à<br />
biologica multi-specifica (materiale vivente).<br />
Il termine Biofouling è stato ufficialmente catalogato dall’ISI Web of Knowledge nel<br />
1976 ma solo nel 1981 è stato codificato dall’Oxford English Dictionary (OED).
IL BIOFOULING<br />
…una comunità multispecifica<br />
Oltre 4000 specie sono state descritte quali componenti<br />
della comunità del biofouling, g numero non sorprendente<br />
se si tiene conto che, in rapporto alle condizioni<br />
ecologiche del sito, pressoché tutti gli organismi<br />
bentonici sono potenzialmente componenti del fouling fouling.
IL BIOFOULING<br />
…cosa significa “bentonici” ?<br />
Il termine benthos (che in greco significa “fondo”) viene<br />
utilizzato per indicare gli organismi che,<br />
indipendentemente dall’appartenenza al regno vegetale o<br />
animale animale, vivono in stretto contatto con il fondale<br />
(substrato).
IL BIOFOULING<br />
…cosa significa “bentonici” ?<br />
Quando il substrato, indipendentemente dalla sua natura<br />
organica o organica, è di origine antropica……….. allora<br />
tutti gli organismi bentonici diventano organismi del<br />
biofouling: accumulo indesiderato di materiale biologico<br />
vivente.
IL BIOFOULING<br />
…la colonizzazione biologica di un substrato<br />
O Ogni i oggetto tt di origine i i antropica t i i immerso i in mare di<br />
qualsiasi materiale e dimensione viene quindi dopo un<br />
periodo p di tempo, p , più p o meno a lungo, g , inesorabilmente<br />
ricoperto da una serie eterogenea di organismi marini<br />
che scelgono, come sede definitiva della loro esistenza,<br />
quella invitante superficie ancora disabitata disabitata.
IL BIOFOULING<br />
…la colonizzazione biologica di un substrato<br />
Q Quando d questa t comunità ità di organismi i i b bentonici t i i si i<br />
sviluppa su materiali utilizzati in qualsiasi apparato<br />
artificiale prodotto p dall’uomo immerso o in contatto con<br />
l’acqua marina viene definita biofouling spesso distinto<br />
in base alle dimensioni degli organismi in:<br />
micro e MACRO biofouling
IL BIOFOULING<br />
…la diverse fasi della colonizzazione biologica<br />
1) Molecular fouling<br />
formazione di un film di<br />
ricoprimento dovuto a<br />
proteine proteine, polipeptidi polipeptidi, lipidi<br />
e polisaccaridi disciolti in<br />
acqua
IL BIOFOULING<br />
…la diverse fasi della colonizzazione biologica<br />
2) Microfouling<br />
adesione di batteri, microalghe<br />
e funghi al substrato.<br />
P Produzione d i di essudati d ti<br />
metabolici da parte della<br />
componente componente p batterica (slime ( o<br />
biofilm)
IL MICROFOULING<br />
Il microfouling costituisce la prima fase della colonizzazione<br />
biologica g del substrato….<br />
….ed è conosciuto anche con il termine<br />
di di “BIOFILM” BIOFILM
IL BIOFILM<br />
Il biofilm marino può quindi essere definito come una<br />
matrice organica g (formata ( da biopolimeri p poco p solubili in<br />
acqua prodotti dai microrganismi) nella quale vivono e si<br />
riproducono microrganismi che si succedono nel tempo ed<br />
entrano in competizione fino a produrre uno strato<br />
microbiologico che ricopre la superficie e la rende scivolosa<br />
al tatto.<br />
….ed è conosciuto anche con il termine<br />
di “SLIME”
IL BIOFOULING<br />
…la diverse fasi della colonizzazione biologica<br />
3) Macrofouling<br />
il substrato è colonizzato l i t d da una<br />
successione di macro-organismi<br />
bentonici (vegetali ed animali) che<br />
si sostituiscono progressivamente<br />
gli uni agli altri fino al<br />
raggiungimento gg g di una situazione<br />
di equilibrio dinamico (CLIMAX).
IL MACROFOULING<br />
…una comunità multispecifica<br />
….una indesiderata “incrostazione biologica” estremamente<br />
conosciuta dagli uomini di mare
IL MACROFOULING<br />
…….ma come si forma questa comunità multispecifica?<br />
attraverso l’insediamento di diverse popolazioni formate da<br />
associazioni di organismi differenti che però hanno spesso<br />
in comune una particolarità legata al loro ciclo di vita…..
IL MACROFOULING<br />
…….ma come si forma questa comunità multispecifica?<br />
….una sorta di “sdoppiamento di personalità” che obbliga<br />
questi organismi organismi ad ad attraversare attraversare una prima parte del loro<br />
ciclo vitale sottoforma di ..<br />
PLANCTON<br />
..per poi trasformarsi, mediante metamorfosi, in organismi<br />
appartenenti al al….<br />
BENTHOS
IL MACROFOULING<br />
Il Il ciclo vitale degli organismi del del macrofouling<br />
macrofouling
IL MACROFOULING<br />
Il Il ciclo vitale degli organismi del del macrofouling<br />
macrofouling
IL MACROFOULING<br />
Il Il ciclo vitale degli organismi del del macrofouling<br />
macrofouling
IL MACROFOULING<br />
…..ma come le larve selezionano il substrato?<br />
SUBSTRATO ORGANISMI
IL MACROFOULING<br />
Interazioni chimiche, fisiche e biologiche durante l’insediamento<br />
Le caratteristiche chimico-fisiche chimico fisiche della superficie del<br />
substrato (composizione, struttura, tensione, energia,<br />
colore ecc.) influenzano il processo di insediamento……..<br />
……..ma tutti questi stimoli abiotici vengono al loro volta<br />
influenzati da fattori biologici ed ambientali
IL MACROFOULING<br />
Interazioni chimiche, fisiche e biologiche durante l’insediamento<br />
Modelli interpretativi per la successione del biofouling
INTERAZIONI SUBSTRATO-LARVE-BIOFILM<br />
Interazioni evidenziate<br />
In ambiente naturale si assiste ad una alterazione<br />
SUBSTRATO – SPECIFICA dell’insediamento,<br />
BIOLOGICAMENTE MODULATA MODULATA dalle dalle interazioni interazioni tra<br />
tra<br />
substrato, biofilm e ricoprimento algale in grado di<br />
ripercuotersi sullo sviluppo della comunità bentonica
INTERAZIONI SUBSTRATO-LARVE-BIOFILM<br />
Chapter 12 - Fouling on Artificial Substrata – Terlizzi A., <strong>Faimali</strong> M. (2010)<br />
Chapter 22 - Techniques for the Quantification of Biofouling – (Butler et al. 2010)
SETTORE NAVALE<br />
PROTEZIONE PROTEZIONE ANTIFOULING<br />
ANTIFOULING<br />
+ =<br />
BIOCIDA MATRICE PITTURA<br />
PITTURE ANTIFOULING<br />
LISCIVIATO
FRANCIA 1982 1982:<br />
COMPOSTI ORGANOSTANNICI:<br />
LIMITAZIONI<br />
limitazione utilizzo TBT per imbarcazioni < 25 m<br />
INTERNATIONAL MARITIME ORGANIZATION (IMO):<br />
• bando totale totale per per l’applicazione l’applicazione di pitture contenenti TBT a<br />
a<br />
partire dal gennaio 2003<br />
• entro il il 2008 2008 il il totale totale divieto divieto di di utilizzo utilizzo di di tali tali pitture<br />
pitture<br />
COMUNITA’ COMUNITA EUROPEA:<br />
limitazione utilizzo TBT per imbarcazioni REGOLAMENTO (CE)<br />
N. N. 782/2003<br />
782/2003
ALTERNATIVE AI COMPOSTI<br />
ORGANOSTANNICI<br />
ORGANOSTANNICI:<br />
1) Pitture “TBT-Free”: rame e biocidi secondari a minor<br />
i impatto tt ambientale bi t l<br />
3) Prodotti naturali ad azione antifouling (come biocidi<br />
secondari ecocompatibili) p )<br />
4) Pitture/materiali “foul-release” (meccanismo<br />
antifouling fisico)
PITTURE SELF-POLISHING TIN-FREE<br />
Rame = componente principale<br />
attività antifouling verso i principali<br />
organismi del macrofouling e la<br />
maggioranza maggioranza delle delle specie specie algali<br />
algali<br />
Diverse specie algali algali mostrano però però elevata<br />
tolleranza verso il rame<br />
BOOSTER BIOCIDES<br />
Sostanze utilizzate in<br />
agricoltura come come pesticidi,<br />
erbicidi<br />
Irgarol 1051<br />
Diuron<br />
Sea-Nine 211<br />
Zinco-Piritione<br />
Zinco Piritione
ALTERNATIVE AI COMPOSTI<br />
ORGANOSTANNICI<br />
ORGANOSTANNICI:<br />
1) Pitture “TBT-Free”: rame e biocidi secondari a minor<br />
i impatto tt ambientale bi t l<br />
3) Prodotti naturali ad azione antifouling (come biocidi<br />
secondari ecocompatibili) p )<br />
4) Pitture/materiali “foul-release” (meccanismo<br />
antifouling fisico)
PRODOTTI NATURALI AD AZIONE ANTIFOULING<br />
Organismi Marini<br />
Processi Estrattivi<br />
Molecole Bioattive<br />
Biosaggi
ALTERNATIVE AI COMPOSTI<br />
ORGANOSTANNICI<br />
ORGANOSTANNICI:<br />
1) Pitture “TBT-Free”: rame e biocidi secondari a minor<br />
i impatto tt ambientale bi t l<br />
3) Prodotti naturali ad azione antifouling (come biocidi<br />
secondari ecocompatibili) p )<br />
4) Pitture/materiali “foul-release” (meccanismo<br />
antifouling fisico)
PITTURE PRIVE DI BIOCIDI<br />
PROTEZIONE PROTEZIONE ANTIFOULING<br />
ANTIFOULING<br />
+ =<br />
BIOCIDA MATRICE PITTURA<br />
PITTURE ANTIFOULING<br />
LISCIVIATO
PITTURE SILICONICHE<br />
I siliconi o poli-silossani, sono<br />
polimeri inorganici basati su una catena<br />
silicio-ossigeno g e gruppi g pp funzionali<br />
organici (R) legati agli atomi di silicio<br />
Caratteristica Caratteristica fisica: bassa tensione superficiale<br />
H H2O 2O<br />
PITTURA SILICONICA<br />
Angolo di<br />
contatto > 90°<br />
Bassa energia<br />
libera di<br />
superficie<br />
H H2O 2O<br />
2<br />
PITTURA con BIOCIDA<br />
Gli organismi non aderiscono<br />
Azione o e antifouling<br />
a t ou g<br />
al substrato<br />
esclusivamente chimica<br />
(tossicità)<br />
Angolo di<br />
contatto < 90°<br />
Alta energia<br />
libera di<br />
superficie
STRATEGIE PER IL FUTURO<br />
Breve periodo<br />
Promuovere una sostanziale riduzione del rame come<br />
biocida principale e lo sviluppo di biocidi secondari<br />
sempre più ecocompatibili
STRATEGIE PER IL FUTURO<br />
STRATEGIE PER IL FUTURO<br />
Medio periodo<br />
Promuovere lo sviluppo tecnologico delle delle pitture<br />
pitture<br />
“biocide-free”<br />
Promuovere lo sviluppo di polimeri polimeri in grado di<br />
modulare il rilascio dei biocidi<br />
Intensificare gli gli studi studi sulla sulla potenzialità potenzialità dei dei biocidi biocidi di<br />
di<br />
origine naturale<br />
Promuovere lo sviluppo tecnologico delle pitture<br />
“Foul-release”
STRATEGIE PER IL FUTURO<br />
Lungo periodo<br />
Implementare le tecnologie emergenti con i vantaggi<br />
offerti dalle nanotecnologie
The 16th The 16 International Congress on Marine Corrosion and Fouling<br />
th International Congress on Marine Corrosion and Fouling<br />
24-28 June 2012 in Seattle, Washington<br />
Session Topics<br />
Ship Ship p Hydrodynamics y y and Energy gy Efficiency y<br />
Regulatory and Environmental<br />
Marine Bioadhesion/Bioadhesives<br />
Biofouling Issues for Industry<br />
New Approaches to Antifouling Testing Methods<br />
Biofouling Control Technologies-Bioinspired Coatings<br />
General Aspects of Fouling: Macro Fouling<br />
General Aspects of Fouling: Micro Fouling<br />
Marine Corrosion Materials and Coatings<br />
Mi Microbiologically bi l i ll I Influenced fl d C Corrosion i<br />
Biosecurity/Bioinvasions
TWO MAIN APPROACHES<br />
TOXIC ANTIFOULING NON TOXIC ANTIFOULING<br />
Biocidal antifouling<br />
coatings<br />
New shynthetic biocides<br />
NAPs<br />
Fouling-release<br />
Silicone elastomers<br />
elastomers<br />
Bound biocides<br />
Fluoropolymers<br />
Amphiphilic/hybrid p p y systems y<br />
Siloxane-urethane hybrid systems<br />
hybrid systems<br />
systems<br />
Surface microtopography<br />
Biodegradable polymer
BIOCIDAL ANTIFOULING APPROACHES<br />
ELASTOMERI IMPREGNATI DI<br />
ISOTIAZOLINONE<br />
Per numerose applicazioni specifiche (in particolare<br />
per la Marina Militare), incluse le superfici esterne<br />
dei SONAR, le pitture ed I rivestimenti antifouling<br />
classici si rivelano inadeguati.<br />
Dopo il bando del TBT TBT, elastomeri contenenti biocidi<br />
basati sull’isotiazolinone rappresentano una valida<br />
alternativa, per queste applicazioni.<br />
PROGRESS IN THE DEVELOPMENT AND FULL-SCALE TESTING OF ELASTOMERS PROTECTED FROM MARINE<br />
BIOFOULING BY AN ISOTHIAZOLINONE-BASED BIOCIDE. Ramotowski et al (v. pag.57 abstracts ICMCF 2012)
BIOCIDAL ANTIFOULING APPROACHES - NAPs<br />
• Sostanze prodotte dai microorganismi del genere Streptomyces<br />
LATTONI<br />
MACROCICLICI<br />
• Incorporate in coating antifouling, intossicano I balani quando<br />
questi penetrano il rivestimento protettivo<br />
• Questa tecnologia non comporta quindi<br />
sostanze nell’ambiente<br />
l’emissione di tali<br />
Pinori, E., et al., Multi-seasonal barnacle (Balanus improvisus) protection achieved by trace amounts of a<br />
macrocyclic lactone (ivermectin) included in rosin-based coatings coatings. Biofouling Biofouling, 2011 2011. 27(9): p p. 941-953 941-953.<br />
ANTIFOULING ACTIVITY OF COATING CONTAINING MACROCYCLIC LACTONES (IVERMECTIN 0.1%) IN SUB-<br />
TROPICAL FIELD TESTS IN BRAZIL. Coutinho et al (v. pag.95 abstracts ICMCF 2012)
ENPs DI ARGENTO<br />
• Effetti ambientali ed<br />
ecotossicologici ecotossicologici…? ?<br />
• Comparsa di ceppi<br />
batterici resistenti<br />
all’argento<br />
BIOCIDAL ANTIFOULING APPROACHES<br />
L’argento è stato usato come biocida per secoli, ma il suo<br />
effetto antimicrobico non è ancora stato completamente<br />
chiarito (interazione con amminoacidi, generazione di specie<br />
reattive tti d dell’ossigeno, ll’ i d danneggiamento i t di diretto tt d della ll<br />
membrana cellulare…)<br />
BIOSYNTHESIS, ASSEMBLY AND CHARACTERIZATION OF SILVER NANOPARTICLES TO CONTROL MARINE BIOFILM<br />
FORMATION. FORMATION. Inbakandan, D., Sriyutha Murthy, P., 2012)<br />
Venkatesan, R. and Ajmal Khan, S. (v. pag.25 abstracts ICMCF
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
SILICONICHE CON TECNOLOGIA HYDROGEL<br />
Gli Hydrogels consistono in un network di<br />
catene polimeriche insolubili in acqua ma<br />
estremamente assorbenti ed in grado di<br />
contenere oltre il 99% di acqua.<br />
SILICONICHE CON FLUOROPOLIMERI<br />
I rivestimenti basati su polimeri contenenti<br />
gruppi fluorinati sono caratterizzati da una<br />
maggiore stabilità chimica e un ridotta<br />
energia superficiale.
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
TECNOLOGIE BIOMIMETICHE<br />
Rivestimenti biomimetici o bioispirati che imitano le topografie naturale<br />
Tecnologia sharklet<br />
(pelle di squalo)<br />
Pelle di globicefalo<br />
Valva di mitilo<br />
Chelsea M. Kirschner; Anthony B. Brennan - Bio-Inspired Antifouling Strategies. Annual Review of Materials Research,<br />
vol. 42, p.211-229
(a) Immagine al<br />
SEM SEM di un un foglia<br />
di loto. (b)<br />
Schema del<br />
rapporto tra<br />
rugosita’ di<br />
superficie e selfcleaningcleaningg<br />
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
SUPERIDROFOBICITA’ INDOTTA DALLA RUGOSITA’ DI SUPERFICIE<br />
(LOTUS EFFECT)<br />
Ispirati alla natura<br />
(foglia di di loto)<br />
loto)<br />
Artificiali<br />
Immagine al SEM di<br />
una superficie<br />
realizzata<br />
artificialmente tifi i l t con<br />
caratteristiche<br />
superidrofobiche<br />
Michael Nosonovsky and Bharat Bhushan (2008) Roughness-induced superhydrophobicity: a way to design nonadhesive<br />
surfaces J. Phys.: Condens. Matter 20 (30pp)
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
SUPERFICI AMFIFILICHE<br />
Superfici chimicamente ambigue<br />
composte ad esempio da composti<br />
fluorinati idrofobici (in verde) e da<br />
PEG idrofilici (in blu)<br />
Immagine AFM che mostra una superficie<br />
amfifilica prima (a) e dopo (b) immersione in<br />
acqua acqua.<br />
Krishnan, S. et al. Anti-biofouling properties of comb-like block copolymer with amphiphilic side-chains. Langmuir. 22,<br />
5075–5086 (2006)
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
“HULL BUG” PER LA PULIZIA IN SITU DEL BIOFOULING<br />
L’HULL BUG è in grado di rilevare la presenza di biofilm sullo scafo ed<br />
effettuare la pulizia in situ delle imbarcazioni
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
RIVESTIMENTI<br />
ZWITTERIONIC-BASED<br />
Composti chimici aventi sia cariche<br />
positive che negative su atomi diversi,<br />
e una carica netta totale pari a zero.<br />
• Resistenza all’adsorbimento di proteine e cellule, attribuita al forte strato di<br />
idratazione indotto elettrostaticamente, il quale crea una superficie superidrofilica.<br />
• Superficie “ultra ultra low fouling” fouling<br />
• Facile distacco degli organismi adesi<br />
• Questi coating possono essere facilmente applicati con pistola a spruzzo<br />
• Buona stabilità chimica e basso costo<br />
Ultralow-Fouling, Functionalizable, and Hydrolyzable Zwitterionic Materials and Their Derivatives for Biological<br />
Applications [Jiang & Cao 2010]<br />
- DEVELOPMENT OF ENVIRONMENTALLY BENIGN, DURABLE AND EFFECTIVE ZWITTERIONIC-BASED<br />
MARINE COATINGS COATINGS, Shaoyi Jiang Jiang, Department of Chemical Engineering Engineering, University of Washington Washington, Seattle Seattle, WA WA, USA (v (v.<br />
pag.10 abstracts ICMCF 2012)<br />
- NOVEL ZWITTERIONIC COATINGS BASED ON RING OPENING METATHESIS POLYMERIZATION<br />
Gregory N. Tew (v. pag.13 abstracts ICMCF 2012)
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
Spesso superidrofobiche, ma I risultati migliori sembrano<br />
SUPERFICI essere dati da quelle anfifiliche.<br />
NANOSTRUTTURATE Una buona opzione sembra essere quella della doppia<br />
scala di rugosità.<br />
Durata dell’effetto della<br />
nanostrutturazione dopo<br />
l’immersione…?<br />
Trends in the development of environmentally friendly fouling-resistant marine coatings [Callow & Callow 2012] 2012]<br />
- TUNING SENSITIVITY TO THIN AIR: THE EFFECT NANOBUBBLES ON ATTACHMENT BEHAVIOUR OF MARINE<br />
ORGANISMS, Wu et al (v. (v. pag.37 abstracts ICMCF 2012)
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
RIVESTIMENTI ANTIFOULING<br />
“BIO-RESPONSIVE” BIO RESPONSIVE Rivestimenti innovativi contenenti composti chimici<br />
in grado di deteriorare i bioadesivi prodotti dagli<br />
organismi, per prevenirne l’insediamento.<br />
BIO-RESPONSIVE ANTIFOULING COATINGS. Koene & Butler (v. pag.95 abstracts ICMCF 2012)
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
F Fouling li Release R l Coatings C ti (FRC)<br />
(FRC)<br />
+<br />
PITTURE IBRIDE<br />
S Self f Polishing C Copolymer coatings (S (SPC) C)<br />
per incrementare l’efficienza dei FRCs durante le soste e a bassa velocità, e per<br />
limitare l’impatto dei biocidi sull’ambiente marino<br />
Fouling Release Coatings: Coatings: A Nontoxic Alternative to Biocidal Antifouling Coatings [Lejars et al 2012]<br />
DEVELOPMENT OF FRC/SPC HYBRID ANTIFOULING COATINGS. Lejars et al (v. pag.42 abstracts ICMCF 2012)
NON TOXIC ANTIFOULING APPROACHES<br />
RIVESTIMENTI IBRIDI NANOSTRUTTURATI<br />
DI COPOLIMERI A BASE ACQUOSA<br />
• Superficie anfifilica nanostrutturata “a spazzola”<br />
• Questo coating può essere applicato a spruzzo,<br />
pennello, e per immersione, con ottimi risultati su<br />
diversi tipi di materiale<br />
• È possibile incorporare nanoparticelle organiche<br />
ed d i inorganiche i h per il rilascio il i controllato t ll t di<br />
biocidi.<br />
Barnacle a ac e repellent epe e t nanostructured a ost uctu ed su surfaces aces formed o ed by by t the e se self-assembly asse b y o of a amphiphilic a p p c b block b oc copo copolymers copo y e s [ [Tan [ a et et a al 2012] 0 ]<br />
AQUEOUS BASED BLOCK COPOLYMER NANOSTRUCTURED COATINGS FOR ANTIFOULING APPLICATIONS. Gunari &<br />
Walker (v. pag.142 abstracts ICMCF 2012)
LINEE DI RICERCA BIOFOULING/ANTIFOULIG<br />
MONITORAGGIO EFFICACIA AF<br />
INDUSTRIALE<br />
ANALISI SUPERFICI AF<br />
ISMAR - CNR<br />
Biofouling Group<br />
BIOCORROSIONE<br />
In laboratorio<br />
in semi-campo<br />
(Mesocosmi)<br />
In campo<br />
campo<br />
ECOSOSTENIBILITA’ AS
ISMAR - CNR<br />
Biofouling Group<br />
EC 50 = Median effective effective concentration<br />
In laboratorio<br />
EFFICACIA AF in semi-campo<br />
semi-campo<br />
(Mesocosmi)<br />
In campo<br />
campo<br />
SETTLEMENT TEST VASCHE DI INVECCHIAMENTO<br />
The lower lower is the value the higher is the<br />
efficacy<br />
EC 50<br />
mg/ml<br />
BIOSAGGI<br />
- Ott Ottenimento i t lisciviati li i i ti<br />
- Misura indiretta di efficacia e<br />
durata AF<br />
PIAZZA V., CORRÀ C., GARAVENTA F., JORDAN A., DRAMISINO P., FAIMALI M. (2011) Toxicological response of<br />
Amphibalanus amphitrite larvae as an indirect evaluation of antifouling paints'efficacy. In: Chemistry and Ecology, vol.<br />
27 (S2) pp. 87 - 95
ISMAR - CNR<br />
Biofouling Group<br />
RAFT- TEST<br />
In laboratorio<br />
EFFICACIA AF in semi-campo<br />
(Mesocosmi)<br />
In campo<br />
campo<br />
ROTOR-TEST<br />
WATER JET-TEST<br />
- Autopulizia<br />
BOAT-TEST<br />
- Esposizione statica statica (Luce/Buio) - Esposizione dinamica dinamica<br />
- Misura delle performance
ISMAR - CNR<br />
Biofouling Group<br />
SCREENING ECOTOSSICOLOGICI<br />
-Biocidi -Biocidi Bi idi<br />
- Pitture<br />
- Materiali<br />
Nanomateriali<br />
ECOSOSTENIBILITA’ AF<br />
In laboratorio<br />
in semi-campo<br />
(Mesocosmi)<br />
VASCHE DI INVECCHIAMENTO<br />
-Ottenimento lisciviati<br />
- Acque contaminate<br />
TOXICITY TEST<br />
LC 50 = Median lethal concentration<br />
The lower is the value the higher higher is the<br />
toxicity<br />
Garaventa F., Gambardella C., Di Fino A., Pittore M., <strong>Faimali</strong> M. Swimming speed alteration of Artemia sp. and<br />
Brachionus plicatilis as a sub-lethal behavioural end-point for ecotoxicological surveys. In: Ecotoxicology, vol. 17 (3) (3)<br />
pp. 512 - 519. Springer, 2010.
ISMAR - CNR<br />
Biofouling Group<br />
MONITORAGGIO INDUSTRIALE<br />
PROTOCOLLO DI MONITORAGGIO DEL<br />
BIOFOULING<br />
- per siti di immersioni<br />
- per linee industriali<br />
BIOSENSORE PER IL MONITORAGGIO<br />
DEL BIOFILM<br />
- diversi settori industriali
• Test di<br />
efficacia<br />
In campo<br />
In<br />
laboratorio<br />
VANTAGGIO<br />
ECONOMICO<br />
PROTOCOLLO DI MONITORAGGIO BIOLOGICO<br />
(Studio preliminare delle caratteristiche ambientali ambientali<br />
dell’impianto)<br />
MONITORAGGIO<br />
TRATTAMENTO<br />
INTEGRAZIONE<br />
RISULTATI<br />
OTTIMIZZAZIONE<br />
TRATTAMENTO<br />
MONITORAGGIO<br />
BIOLOGICO<br />
campioni p<br />
planctonici<br />
Campioni<br />
bentonici<br />
VANTAGGIO<br />
ECOLOGICO<br />
• Densità<br />
larvale<br />
• Larve<br />
competenti<br />
• organismi<br />
insediati
EUROPEAN COMMUNITY PROJECT<br />
FP6 FP6-2003-NEST-A<br />
2003 NEST A<br />
FULLSTREP n° 508866<br />
EA-BIOFILMS<br />
EA BIOFILMS<br />
ELECTROCHEMICAL CONTROL OF BIOFILM-FORMING<br />
MICRO-ORGANISMS: SCREENING, SCREENING IDENTIFICATION IDENTIFICATION AND<br />
AND<br />
DESIGN OF NEW KNOWLEDGE-BASED TECHNOLOGIES
ALVIM Srl<br />
ALVIM Srl is a start-up born from the<br />
collaboration between Italian public research<br />
(CNR (CNR-ISMAR ISMAR G Genova) ) and d private i companies. i<br />
www.alvim.it<br />
ALVIM provides innovative,<br />
high-tech solutions for biofilm<br />
and biofouling monitoring in<br />
i industrial d i l plants. l<br />
With a strong scientific and technological background and know-how,<br />
the company is able to offer high level support in the field of<br />
antifouling, antifouling, g, ecotoxicology, gy, biological g monitoring g and scientific<br />
dissemination<br />
info@alvim.it
MARINE BIOLOGY AND BIOFOULING RESEARCH GROUP<br />
<strong>Marco</strong> <strong>Faimali</strong>, PhD<br />
marco.faimali@ismar.cnr.it<br />
In charge charge of ISMAR Genova<br />
Genova<br />
Marine Biology Laboratory and<br />
Experimental Marine Station<br />
Veronica Piazza, PhD<br />
veronica.piazza@ismar.cnr.it<br />
ISMAR - CNR<br />
Bi Biofouling f li Group G<br />
Giuliano Greco, PhD<br />
Francesca Garaventa, PhD<br />
francesca.garaventa@ismar.cnr.it<br />
Researcher, main main fields of work:<br />
ecotoxicology, biofouling<br />
Giovanni Pavanello, MSc<br />
giovanni.pavanello@ge.ismar.cnr.it<br />
Researcher Researcher, main main fields fields of work:<br />
giuliano.greco@ge.ismar.cnr.it PhD student, t d t main i fi fields ld of f work: k<br />
ecotoxicology, biofouling<br />
microbiology, biofilms<br />
Researcher, main fields of work: antifouling<br />
technologies, scientific dissemination
Change language