Avaliação toxicológica de nanoestruturas de óxido de zinco incorporadas em argamassa

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2018.Embora as estruturas de concreto apresentem vida útil superior a muitos outros materiais construtivos, elas são passíveis de deterioração. A deterioração progressiva proveniente de fontes biológicas se destaca por serem responsáveis por um impacto mais amplo sobre o desempenho a longo prazo do sistema estrutural, gerando grandes consequências econômicas. Os métodos mais utilizados para cessar essa bioincrustação são os métodos de intervenção tais como a utilização de jatos de água e aplicações de biocidas. Porém, essas técnicas vêm sendo deixadas de lado uma vez que são paliativas. Neste trabalho, realizou-se a avaliação toxicológica da incorporação de nanobastões de zinco puros (NB de ZnO) e funcionalizados com a molécula APTMS (NB de ZnO@NH2) a composições de argamassa comercial. Os resultados de caracterização por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) confirmaram a morfologia em bastão com diâmetros entre 25 e 35 nm e comprimentos variados. O difratograma de raio-x (DRX) confirmou a pureza do NB utilizado no estudo. A funcionalização dos NB foi confirmada por espectroscopia no infravermelho (FTIR) e o potencial zeta (PZ) e o diâmetro hidrodinâmico (DH) indicaram a variação da estabilidade e dos diâmetros das partículas em diferentes meios diluentes. Ensaio de toxicidade aguda com o microcrustáceo D. magna, bactéria marinha A. fischeri e a semente de L. sativa comprovaram a alta toxicidade tanto para o NB puro quanto para o funcionalizado. Porém, o microcrustáceo e a semente apresentaram maior sensibilidade ao NB funcionalizado enquanto o NB puro apresentou maior toxicidade a bactéria marinha. O ensaio de sensibilidade com A. niger mostrou a resistência elevada do fungo a partículas dessa morfologia quando comparado aos valores encontrados na literatura para partículas esféricas. Os elutriatos da composição de argamassa e NB apresentaram aumento da toxicidade com o aumento da quantidade NB adicionado a composição, sendo a composição com NB de ZnO@NH2 mais tóxica para todos os organismos testados. O ensaio de crescimento micelial do fungo A. niger nas composições, não foram suficientemente conclusivos para afirmar que a presença do NM inibiu o crescimento do fungo.Abstract : Although the concrete structures have a longer life than many other building materials, they are able to deterioration. The progressive deterioration of biological sources is responsible for an impact on the long-term performance of the structural system, causing significant economic consequences. The most widely used methods for ceasing such biofouling are intervention methods such as the use of water jets and biocide applications. However, these techniques are palliative. In this work, it is proposed the incorporation of pure zinc nanorods (ZnO NR) and functionalized with the APTMS molecule (ZnO@NH2 NR) to commercial mortar compositions. And the toxicological evaluation of this incorporation was carried out. The characterization results by Electronic Transmission Electron Microscopy (MET) confirmed the morphology in rod with diameters between 25 and 35 nm and varied lengths. The X-ray diffractogram (XRD) confirmed the purity of the NR used in the study. The functionalization of NR was confirmed by infrared spectroscopy (FTIR) and zeta potential (Pz) and hydrodynamic diameter (DH) indicated the variation of the stability and particle diameters in different medium. The acute toxicity test with microcrustacean D. magna,the marine bacteria A. fischeri and L. sativa seed showed high toxicity for pure and functionalized NR. However, microcrustacean and seed showed higher sensitivity to functionalized NR although pure NR showed greater toxicity to marine bacteria. The sensitivity of A. niger to NR showed the high resistance of the fungus to particles of this morphology when compared to the values found in the literature for spherical particles. The elutriates of the mortar and NR composition showed increased toxicity by increasing the NR amount added to the composition. The composition with NR of ZnO @NH2 being more toxic to all organisms tested. The mycelial growth assay of A. niger fungus in the compositions was not sufficiently conclusive to claim that the presence of NM inhibited fungus growth