Desarrollo de compuesto nanoestructurado con propiedades anti-biofouling para la manufactura de tuberías de captación de agua

Abstract

El estudio desarrolla un nanocompuesto de HDPE reforzado con nanotubos de carbono (CNTs) al 2% y 6% en peso para aplicaciones antibiofouling en tuberías de captación de agua de mar. Se evaluaron sus propiedades mecánicas y superficiales, además de su desempeño en ambiente marino real y mediante un diseño experimental de manufactura. Los resultados evidenciaron fragilización por deficiente dispersión de los nanotubos, junto con un aumento de rigidez de hasta 45,1% y una transición de la superficie desde un carácter hidrofílico a uno superhidrofóbico, reduciendo la adherencia de biomasa respecto del HDPE puro, especialmente a menor concentración de CNTs. El diseño experimental mostró que los parámetros de dispersión tienen mayor influencia que la concentración de nanotubos sobre el desempeño antibiofouling. Se concluye que el nanocompuesto presenta potencial para esta aplicación, aunque requiere optimizar la dispersión y equilibrar el desempeño antibiofouling con las propiedades mecánicas. Given the growing global water crisis and the resulting expansion of the desalination industry, biofouling in seawater intake pipelines and the environmental impacts of current commercial solutions motivated the development of an HDPE nanocomposite reinforced with carbon nanotubes (CNTs, 2% wt and 6% wt), characterizing its mechanical and surface properties, as well as its antifouling performance in a real marine environment, alongside an experimental design aimed at optimizing its manufacturing process. The results showed material embrittlement caused by poor nanotube dispersion, with stiffness increases of up to 45,1%, along with a surface transition from hydrophilic to superhydrophobic, reflected in lower biomass adhesion compared to pure HDPE, an effect more pronounced at the lower concentration. The experimental design revealed that dispersion parameters had a greater influence on antifouling performance than nanotube concentration itself. It is concluded that the nanocomposite represents a promising alternative for this application, requiring further optimization of the dispersion process and a suitable balance between antifouling performance and mechanical properties.