Basta con unos meses para que la parte sumergida del casco de un buque quede totalmente cubierta y poblada por organismos como percebes, bacterias y algas. Combatir este fenómeno, conocido como fouling marino, es una batalla continua con un costo elevado para el medio ambiente y la industria. Ahora un equipo de investigadores financiado por la Unión Europea ha realizado un descubrimiento que podría dar lugar a un método más ecológico para abordar el problema.

El equipo, que cuenta con investigadores situados en Alemania y Países Bajos, realizó experimentos que muestran que planchas de acero recubiertas con nanopartículas de pentóxido de vanadio se pueden exponer durante semanas al agua marina sin que se formen depósitos de moluscos, bacterias y algas. En cambio, en planchas recubiertas con pintura convencional para embarcaciones, expuestas al agua del mar durante el mismo periodo de tiempo, se produce una acumulación masiva de estas criaturas no deseadas.

Puesto que estas partículas diminutas de pentóxido de vanadio pueden inhibir el desarrollo de percebes, bacterias y algas en las superficies en contacto con el agua, este hallazgo, presentado en la revista Nature, podría dar lugar al desarrollo de nuevos recubrimientos y pinturas protectoras antiincrustación para los cascos de embarcaciones, boyas y plataformas marinas. Por si fuera poco, además de ser más eficaces, estos recubrimientos a base de nanopartículas podrían ser mucho menos dañinos para el medio ambiente que los recubrimientos que se utilizan en la actualidad para las embarcaciones.

El proyecto fue financiado en parte por el proyecto Biomintec (“Biomineralización: estudio de los mecanismos básicos para el diseño de nuevas estrategias en nanobiotecnología”), financiado totalmente por una beca de las “Redes de formación inicial” (ITN) Marie Curie por valor de 2.300.000 euros.

Las incrustaciones marinas son un problema costoso, ya que la acumulación de organismos como las algas y mejillones aumenta la resistencia de los objetos al agua y, a su vez, el consumo de combustible. El aumento del consumo de combustible conlleva mayores emisiones de CO2, además de costes mayores para las compañías de transporte marino.

Aunque este efecto pueda ser contrarrestado, hasta cierto punto, con pinturas antifouling, los biocidas convencionales son menos eficaces y pueden ejercer efectos perjudiciales sobre el medio ambiente. Además, los microorganismos pueden desarrollar resistencia a ellos.

Para llegar a este descubrimiento, los investigadores se inspiraron en un mecanismo de defensa propio de la Naturaleza: ciertas enzimas presentes en las algas rojas generan compuestos halogenados que las algas sintetizan para protegerse del ataque de microbios y depredadores . Con este proceso en mente, el equipo buscó la forma de imitarlo de forma eficaz mediante nanopartículas de pentóxido de vanadio.

El pentóxido de vanadio actúa como catalizador y logra que el peróxido y el bromuro de hidrógeno se combinen para dar lugar a pequeñas cantidades de ácido hipobrómico, que es muy tóxico para muchos microorganismos y tiene un efecto antibacteriano importante. Los reactivos necesarios están presentes en el agua del mar: en ella ya existen iones bromuro y también se forman pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno por la exposición a la luz solar.

Como parte de este estudio, también se realizaron análisis utilizando un espectrómetro de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) de alta sensibilidad a fin de determinar la concentración de vanadio en distintas muestras de agua marina expuestas al material recubierto durante distintos periodos de tiempo. Los resultados demuestran que los niveles solo eran ligeramente superiores al nivel medio normal de concentración de vanadio en el agua del mar. Esto significa que, puesto que solamente migran diminutas cantidades de vanadio desde el recubrimiento hasta el agua marina, el proceso no tiene efectos negativos sobre el medio ambiente.

El autor principal del estudio, Wolfgang Tremel de la Universidad Johannes Gutenberg (JGU) de Maguncia, Alemania, comenta: “Las nanopartículas de pentóxido de vanadio, debido a su escasa solubilidad y al hecho de que están integradas en el recubrimiento, son considerablemente menos tóxicas para la vida marina que las sustancias activas basadas en zinc o cobre que se utilizan en los productos disponibles en el mercado. Aquí tenemos un componente compatible con el medio ambiente para obtener una nueva generación de pinturas antiincrustación que utilizarán el mecanismo de defensa natural empleado por los organismos marinos”.