Development of anti-algal and anti-cyanobacterial formulations for low-density polyethylene

Abstract

Suyla temas halinde olan makine parçalarında, mühendislerin karşılaştığı sorunlardan en önemlilerinden biri mikroalgler ve siyanobakteriler olarak karşımıza çıkar. Bu mikroorganizmalar ürediklerinde, deniz araçlarının karinelerinde ya da genel olarak su içerisinde bulunan makine parçalarında tortu oluşuma sebep olurlar; bu iki durumda da makinelerin verimi düşer ve bakım masrafları artar. Bu mikroorganizmalara karşı uygulanan stratejilerin başında biyosidal kimyasal uygulamalar, biyomimetikle diğer su canlılarının vücut özelliklerini taklit ederek geliştirilen yöntemler ve tortuların fiziksel olarak temizlenmesi gelir. Bu yöntemlerden en etkilisi kimyasal uygulamalardır; bu uygulamalarda bir yüzey özel bir çeşit boyayla kaplanıp üzerinde bu mikroorganizmaların üremesi engellenir ya da kirlenmiş olan su kaynağı direkt olarak bu kimyasallar ile muamele edilir. Bu tip uygulamaların kötü tarafı, etkilerini kaybetmemeleri için belirli aralıklarla yeniden uygulanmaları gerekmesidir. Bu durum hem iş kaybı hem de bakım maliyetlerinde artışlara yol açmaktadır. Bakım giderlerinin azaltılabilmesi için söz konusu kimyasalların, malzeme içerisine işlenmeleri, yavaş ve kontrollü bir şekilde ortama salınımlarını sağlamak ve sonucunda bu etkilerini uzun süre göstermeleri mümkün olabilir. Bu çalışmada çinko ve bor bileşiklerinden antifouling özellikle formülasyonlar hazırlanıp antifouling özellik taşıyan polimerler geliştirilmeye çalışılacaktır. Çalışma daha çok düşük yoğunluktaki polietilenden (LDPE) imal edilen ve laminasyon ve kaplama gibi alanlarda kullanılacak parçalar üzerinde yoğunlaşmaktadır. Çalışmada kullanılan çinko ve bor bileşiklerinin daha önceden biyosidal etkileri kanıtlanmıştır ve polimerin içine nüfuz ettirildikten sonra bu özelliklerini örnek alg ve siyanobakteri kültürlerinde devam ettirip ettirmedikleri araştırılacaktır. çalışmada örnek alg olarak Chlorella vulgaris ve siyanobakteri olarak da Chroococcus sp. kullanılacaktır.

One of the problems engineers encounter with machine parts which are in contact with water is photosynthetic microorganisms such as microalgae and cyanobacteria. These microorganisms proliferate thus create fouling in marine environments on vessels or create clogging between machine parts; in both instances reduce machines' efficiency and increase maintenance costs. There are many strategies to control these microorganisms, most widely used ones are biocidal chemical applications, making designs exploiting biomimetics and allowing microbial growth and removal of them through intensive manual labour. The most effective application of them is the use of chemicals either by covering or painting the mentioned surfaces so that it does not allow microbial growth in the immediate vicinity or treating the water reservoir directly. The problem of this application is that it needs to be repeated regularly in order to preserve their efficiencies and high maintenance costs. In order to decrease the costs, these chemicals can be embedded inside the material itself, allowing a slow and controlled release over time thus making the cidal effects last longer. However there The aim of this study is to develop an anti-algal formulation from boron and zinc compounds to produce antifouling polymers. This study especially focuses on creating formulations for machine parts made of low-density polyethylene (LDPE) which can be use as laminating or coating materials. Zinc and boron based compounds, which are known to have anti-algal activities, will be imbued into low density polyethylene and the effects of the chemicals will be tested on a model alga and cyanobacterium, Chlorella vulgaris and Chroococcus sp. respectively.