Large-scale purification of pachydictyol A from the brown alga <i>Dictyota dichotoma</i> obtained from algal wash and evaluation of its antifouling activity against the freshwater mollusk <i>Limnoperna fortunei</i>

A scalable procedure was developed for the extraction and purification of pachydictyol A, the main diterpenoid isolated from the brown alga Dictyota dichotoma. The organic extract of this species is a complex mixture of a large variety of diterpenes, and in this work, the protocol was employed successfully for the purification of gram quantities of this compound from Patagonian D. dichotoma collected from algal wash. Pachydictyol A, together with other minor diterpenoids, was tested for antifouling activity against the invading freshwater mussel Limnoperna fortunei, using a byssal thread formation assay. The results obtained in the study showed a potent antifouling activity for pachydictyol A at 4.7 μg cm−2 disk load. As for the other diterpenoids, dictyoxide was also considerably active, while dictyol C and dictyotadiol had a considerably lower activity. Taking into account the large biomass of algal wash and the abundance of D. dichotoma, together with the effectiveness of the purification protocol, these results show that pachydictyol A and dictyoxide have a good chance to become natural, non-toxic, and ecologically friendly additives in antifouling paints for the protection of submersed structures against L. fortunei.Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de PinturasFacultad de Ciencias Naturales y MuseoFacultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Biodeterioro de metales y materiales cementicios por moluscos bivalvos

La preservación del Patrimonio ha apuntado, tradicionalmente, hacia la protección de obras artísticas o arquitectónicas del ataque de microorganismos, ya sea bacterias, hongos, algas y/o líquenes. Sin embargo, existe otro tipo de perjuicios sobre estructuras y superficies causado por el asentamiento de organismos macroscópicos que producen un marcado deterioro de los materiales y grandes pérdidas económicas. Este fenómeno es bien conocido en ambientes marinos pero, recientemente, ha adquirido gran relevancia en cuerpos de agua dulce en distintos continentes. Durante la última década distintas estructuras ubicadas en la Cuenca del Plata han sido invadidos por un molusco bivalvo sésil proveniente del sudeste asiático. Este molusco, Limnoperna fortunei (Bivalvia, Mytilidae) fue registrado por primera vez en 1991 en el Balneario Bagliardi y en la toma de agua de Punta Lara. Experimentó un vertiginoso avance llegando a Posadas en 1998 y colonizando la Represa de Yacyretá. Ubicada sobre el río Paraná, esta Central Hidroeléctrica es una de las obras que conforman el patrimonio de ingeniería civil más importantes de la Argentina.Facultad de Ingenierí

Biodeterioro de metales y materiales cementicios por moluscos bivalvos

La preservación del Patrimonio ha apuntado, tradicionalmente, hacia la protección de obras artísticas o arquitectónicas del ataque de microorganismos, ya sea bacterias, hongos, algas y/o líquenes. Sin embargo, existe otro tipo de perjuicios sobre estructuras y superficies causado por el asentamiento de organismos macroscópicos que producen un marcado deterioro de los materiales y grandes pérdidas económicas. Este fenómeno es bien conocido en ambientes marinos pero, recientemente, ha adquirido gran relevancia en cuerpos de agua dulce en distintos continentes. Durante la última década distintas estructuras ubicadas en la Cuenca del Plata han sido invadidos por un molusco bivalvo sésil proveniente del sudeste asiático. Este molusco, Limnoperna fortunei (Bivalvia, Mytilidae) fue registrado por primera vez en 1991 en el Balneario Bagliardi y en la toma de agua de Punta Lara. Experimentó un vertiginoso avance llegando a Posadas en 1998 y colonizando la Represa de Yacyretá. Ubicada sobre el río Paraná, esta Central Hidroeléctrica es una de las obras que conforman el patrimonio de ingeniería civil más importantes de la Argentina.Facultad de Ingenierí

Inhibitory effect of germanium dioxide on biofouling of Mar del Plata harbour

Marine biofouling on any newmaterial immersed in seawater can lead to extra costs due to increased maintenance,or/and even mechanical wear, and/or biodeterioration that require costlyantifouling measures. Fouling organisms growing on immersed manmade surfacesaffect hulls, piers, buoys, aquaculture and pipes mainly. Following adsorptionof a conditioning film of macromolecules, microorganisms which are the primarycolonizers (microfouling), are found on unprotected surfaces after only a fewminutes of immersion. Extracellular polymeric material exudates from bacteriaforms a net that permits anchorage and protection for spores of macroalgae andmacroinvertebrate larvae which arrive later. This community is called "biofouling" and develops a thick layer rapidly. As a consequence, the searchis orientated to new efficient compounds to formulate environmental friendlyantifouling paints. It is well known the inhibitory effect of germanium dioxide on microfouling organisms (diatoms, fungi and bacteria, mainly) and this property promotes its use as antifouling compound. In this sense, germanium dioxide was incorporated in a soluble matrix paint and its antifouling performance evaluated after exposition in Mar del Plata harbor during summer season. The results showed that germanium dioxide antifouling coating inhibited not only diatom settlement but also the attachment of most conspicuous species of macrofouling (solitary and colonial ascidians, tubeworms and barnacles). These results may provide a more environmentally friendly alternative for the control of biofouling.La fijación del biofouling sobre cualquier tipo de materiales sumergidos acarrea graves pérdidas económicas como consecuencia del deterioro y la salida de servicio de las distintas estructuras. Este asentamiento de organismos que afecta principalmente a embarcaciones, muelles, boyas, granjas de cultivo y tuberías ocurre de forma secuencial, rápida e inmediata después de la inmersión. En principio se asientan organismos microscópicos (“microfouling”) sobre un film preformado de macromoléculas orgánicas adsorbidas sobre la superficie sumergida; la exudación de polímeros extracelulares de las bacterias forma una especie de malla que sirve de anclaje, sostén y nutrición para las esporas algales y larvas de organismos macroscópicos que arriban más tarde. Esta comunidad denominada biofouling alcanza un espesor considerable en poco tiempo y por esta razón, se busca para su control formulaciones antifouling eficaces cuyos componentes sean ecológicamente aceptables. La inhibición que ejerce el dióxido de germanio sobre el desarrollo de organismos del microfouling (principalmente diatomeas, hongos y bacterias) plantea la posibilidad de su utilización como compuesto antiincrustante. En este sentido se estudió el efecto del dióxido de germanio incluido en una pintura antiincrustante expuesta en el puerto de Mar del Plata durante el período de verano. Los resultados obtenidos indican que la formulación con dióxido de germanio inhibió no solo el asentamiento de diatomeas sino que también afectó la fijación de especies conspicuas del macrofouling (ascidias solitarias y coloniales, gusanos tubícolas y cirripedios). Sobre la base de estos estudios se puede concluir que el dióxido de germanio puede ser empleado como compuesto antifouling dado que demostró alta efectividad sobre un amplio espectro de organismos integrantes de la comunidad.Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de Pintura

Synthesis and Characterization of Ferric Sorbate and Aluminum Sorbate as Antifouling Pigments for Marine Paints

Biofouling is a natural process that involves the settlement and growth of organisms on natural or man-made structures and leads to material deterioration, generating severe technical and economic problems. The use of paints has been a practical method to control marine biofouling. However, some biocides currently employed have been banned because of their toxicity. There is a growing need for environmentally safe antifouling systems. The current study describes the synthesis and characterization of two new pigments, ferric sorbate and aluminum sorbate, as potential antifoulants. Laboratory assays with fouling organisms and field trials with antifouling paints were conducted. The antifouling activity of sorbate-pigment-based paints was successful and could be attributed to the combined action of a sorbate anion and low pH values generated by hydrolysis at the paint/seawater interface. After 9 months of exposure in the sea, paints containing synthetic sorbate salts had much lower fouling settlement compared to controls, indicating that these pigments are promising candidates for biofouling control.Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de PinturasFacultad de Ciencias Naturales y MuseoFacultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Diminution of the copper concentration in antifouling paints of soluble matrix, eugenol use as additive

El “biofouling” lleva al deterioro de cualquier material sumergido. El método más difundido para su control es la aplicación de pinturas “antifouling” con óxido cuproso de reconocida toxicidad. Por ello se buscan productos de origen natural que puedan combinarse con cantidades reducidas de cobre disminuyendo su aporte al medio ambiente. El objetivo de este trabajo es reducir el contenido de cobre en las pinturas “antifouling” empleando al eugenol como aditivo. Se prepararon tres pinturas “antifouling”, una conteniendo 16% v/v de cobre, otra con 1.6% de cobre y una tercera con 1.6% de cobre + 2% de eugenol. Luego de 12 meses de inmersión en el puerto de Mar del Plata las pinturas con cobre+eugenol y la de cobre 16% fueron las más efectivas. Si bien estas pinturas presentan una “performance” equivalente, la formulación que combina cobre+eugenol contiene 90% menos cobre que una pintura tradicional, lo cual satisface el objetivo propuesto.Biofouling leads to deterioration of any submerged material. The most widespread method for control is the application of cuprous oxide antifouling paints which are toxic. For this reason non-toxic natural products could be combined with small amounts of copper to diminish the contribution to the environment. The aim of this work was to reduce the amount of copper in antifouling paints employing eugenol as an additive. Three antifouling paints were prepared, one containing 16% v/v copper, another with 1.6% copper and a third with 1.6% copper + 2% eugenol. After 12 months of immersion in Mar del Plata harbour paints containing 1.6% copper + eugenol and 16% copper were the most effective. Although these formulations shown a similar performance, copper+eugenol based paint contains 90% less copper than a traditional copper based formulation. Therefore, the objective of this work was reached.Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología de Pintura

Hacia una reducción del contenido de cobre en pinturas antiincrustantes

El biofouling conduce al deterioro de las estructuras emplazadas en el mar acarreando graves pérdidas económicas. La aplicación de pinturas a base de óxido cuproso es el método más difundido para el control de las incrustaciones aún siendo nocivas para los ecosistemas marinos. Ante la necesidad de desarrollar formulaciones más inocuas se propone el uso de productos de origen natural que puedan reemplazar parte del cobre disminuyendo su aporte al medio ambiente. El timol se aísla de los aceites esenciales de numerosas plantas (tomillo, orégano, albahaca) y ha sido ampliamente estudiado por sus propiedades antimicrobianas. La hipótesis que se plantea es que inhibiría el proceso inicial del asentamiento de organismos incrustantes. El objetivo de este trabajo es reducir el contenido de cobre en las pinturas antifouling empleando al timol como aditivo. Se prepararon dos pinturas antifouling, una conteniendo 16% v/v de cobre y otra con 1,6% de cobre + 2% de timol. Las pinturas se aplicaron sobre paneles de acrílico y se sumergieron en el puerto de Mar del Plata. Luego de 6 meses los paneles se retiraron y observaron en el laboratorio bajo lupa binocular y microscopio óptico. La estimación de la fijación para cada especie sobre los paneles se evaluó con una grilla de 25 puntos al azar. Se trabajó por triplicado, con controles y se aplicaron test estadísticos. Las pinturas con cobre+timol presentaron una muy buena performance dado que disminuyeron el asentamiento del biofouling. No se registraron diferencias significativas en los porcentajes de cobertura entre las formulaciones con cobre y la pintura con cobre+timol (p>0,05). El timol empleado como aditivo en la formulación antiincrustante permitió reducir 90% el contenido de cobre manteniendo la efectividad en servicio.Biofouling leads to deterioration of any submerged material. The most widespread method for control is the application of cuprous oxide antifouling paints which are toxic. For this reason non-toxic natural products could be combined with small amounts of copper to diminish its contribution to the environment. Thymol is isolated from essential oils of several plants (thyme, oregano, basil) and it is well known for its antimicrobial properties. The hypothesis proposed in this study is this compound would inhibit initial steps in fouling sequence and consequently would also inhibit settlement of later species. The aim of this work was to reduce the amount of copper in antifouling paints employing thymol as an additive. Two antifouling paints were prepared, one containing 16% v/v copper and another with 1.6% copper + 2% thymol. Paints were applied on acrylic panels and were submerged in Mar del Plata harbor. After 6 months of immersion in Mar del Plata harbor fouling cover percentage on panels was estimated under stereomicroscope and optic microscope. Estimation of fouling cover by species was carried out using a 25 random point grid. Also, control paints and unpainted acrylic tiles were simultaneously submerged. All tests were performed in triplicate. Paints containing 1.6% copper + thymol and 16% copper were effective. No significance differences were registered in cover percentage between copper-based paints and copper+thymol based paints (p>0.05). Although these formulations showed a similar performance, copper+thymol based paint contains 90% lesser copper than a traditional copper based formulation. Then, the aim of this work was reached.Universidad Nacional de La Plat

Hacia una reducción del contenido de cobre en pinturas antiincrustantes

El biofouling conduce al deterioro de las estructuras emplazadas en el mar acarreando graves pérdidas económicas. La aplicación de pinturas a base de óxido cuproso es el método más difundido para el control de las incrustaciones aún siendo nocivas para los ecosistemas marinos. Ante la necesidad de desarrollar formulaciones más inocuas se propone el uso de productos de origen natural que puedan reemplazar parte del cobre disminuyendo su aporte al medio ambiente. El timol se aísla de los aceites esenciales de numerosas plantas (tomillo, orégano, albahaca) y ha sido ampliamente estudiado por sus propiedades antimicrobianas. La hipótesis que se plantea es que inhibiría el proceso inicial del asentamiento de organismos incrustantes. El objetivo de este trabajo es reducir el contenido de cobre en las pinturas antifouling empleando al timol como aditivo. Se prepararon dos pinturas antifouling, una conteniendo 16% v/v de cobre y otra con 1,6% de cobre + 2% de timol. Las pinturas se aplicaron sobre paneles de acrílico y se sumergieron en el puerto de Mar del Plata. Luego de 6 meses los paneles se retiraron y observaron en el laboratorio bajo lupa binocular y microscopio óptico. La estimación de la fijación para cada especie sobre los paneles se evaluó con una grilla de 25 puntos al azar. Se trabajó por triplicado, con controles y se aplicaron test estadísticos. Las pinturas con cobre+timol presentaron una muy buena performance dado que disminuyeron el asentamiento del biofouling. No se registraron diferencias significativas en los porcentajes de cobertura entre las formulaciones con cobre y la pintura con cobre+timol (p>0,05). El timol empleado como aditivo en la formulación antiincrustante permitió reducir 90% el contenido de cobre manteniendo la efectividad en servicio.Biofouling leads to deterioration of any submerged material. The most widespread method for control is the application of cuprous oxide antifouling paints which are toxic. For this reason non-toxic natural products could be combined with small amounts of copper to diminish its contribution to the environment. Thymol is isolated from essential oils of several plants (thyme, oregano, basil) and it is well known for its antimicrobial properties. The hypothesis proposed in this study is this compound would inhibit initial steps in fouling sequence and consequently would also inhibit settlement of later species. The aim of this work was to reduce the amount of copper in antifouling paints employing thymol as an additive. Two antifouling paints were prepared, one containing 16% v/v copper and another with 1.6% copper + 2% thymol. Paints were applied on acrylic panels and were submerged in Mar del Plata harbor. After 6 months of immersion in Mar del Plata harbor fouling cover percentage on panels was estimated under stereomicroscope and optic microscope. Estimation of fouling cover by species was carried out using a 25 random point grid. Also, control paints and unpainted acrylic tiles were simultaneously submerged. All tests were performed in triplicate. Paints containing 1.6% copper + thymol and 16% copper were effective. No significance differences were registered in cover percentage between copper-based paints and copper+thymol based paints (p>0.05). Although these formulations showed a similar performance, copper+thymol based paint contains 90% lesser copper than a traditional copper based formulation. Then, the aim of this work was reached.Universidad Nacional de La Plat

Effect of secochiliolide acid isolated from the Patagonian shrub Nardophyllum bryoides as active component in antifouling paints

Environmental concerns about the use of toxic antifoulants have led to an increased interest in the development of new alternatives. So far, most of the antifouling natural products have been obtained from marine organisms. However, some secondary metabolites from terrestrial plants could be promising antifoulant candidates. The antifouling performance of secochiliolide acid, the main component isolated from Nardophyllum bryoides ethanolic extract, was evaluated for inclusion in rosin-based coatings. Field testing was conducted during the summer months at Mar del Plata harbor, Argentina. The results indicated that secochiliolide acid-based paints completely inhibited the settlement of Bugula neritina colonies, Polydora sp., Hydroides elegans, Corophium sp. and solitary ascidians, and also reduced the attachment of some algae as Enteromorpha intestinalis and Ectocarpus sp. In addition, a lower density and diversity of microfouling species was registered. These results highlighted the importance of terrestrial plants as a sustainable source of potential environmentally friendly antifoulants.Facultad de IngenieríaComisión de Investigaciones Científicas de la provincia de Buenos Aire

Alteraciones en la composición química de pastas de cemento colonizadas por el mejillón dorado

En el presente trabajo se evalúan las modificaciones en la composición de pastas de cemento producidas por la presencia del mejillón dorado Limnoperna fortunei. Se sumergieron probetas de pasta de cemento con razones agua/cemento 0,25 y 040 durante 18 meses en aguas del Río de la Plata. El análisis FRX reveló que, para ambos tipos de pasta, las áreas colonizadas tanto por Limnoperna fortunei como por algas verdes y otros organismos presentan pérdida de calcio y aumento en las concentraciones de ciertos elementos, principalmente hierro y manganeso. El sistema de fijación al sustrato (bisos) del mejillón se introduce en la pasta de cemento generando desprendimiento superficial del material y pequeñas fisuras o incremento de las existentes. De esta forma se favorece la entrada de agua y por lo tanto la lixiviación de elementos. Estos datos estarían indicando las precauciones de orden tecnológico que deben especificarse para la ejecución de estructuras de hormigón a ser expuestas en ambientes acuáticos.Facultad de Ciencias Naturales y Muse