Micronized xanthan gum particles in hydrogel antifouling coatings production and characterization

Marine biofouling poses substantial environmental and economic challenges by impacting vessel efficiency, increasing maintenance costs, and facilitating the spread of invasive species. This thesis explores an innovative approach to antifouling coatings by utilizing micronized Xanthan gum (XG) particles embedded within hydrogel matrices. Xanthan gum, a polysaccharide recognized for its excellent swelling behavior, biodegradability, and non-toxic nature, offers potential advantages over conventional biocide-based coatings. The primary objective of this research is to optimize the production and characterization of micronized XG particles to enhance the uniformity and effectiveness of hydrogel antifouling coatings. Advanced particle size reduction techniques, including ball milling and spray drying, were employed to achieve precise control over particle dimensions. The influence of varying particle sizes (<5 μm, <32 μm, and <45 μm) on the hydrogel formation, mechanical properties, and antifouling efficacy was systematically evaluated using particle size analysis, rheological testing, and Optical Coherence Tomography (OCT). Results demonstrated that smaller particle sizes significantly improved the homogeneity and interconnectivity of hydrogel networks, resulting in superior gel strength, increased surface coverage, and enhanced antifouling performance. The study confirms that micronization of Xanthan gum effectively addresses limitations associated with particle agglomeration and heterogeneity in traditional hydrogel coatings. This research contributes valuable insights toward the development of environmentally sustainable and highly effective antifouling coatings, aligning with global efforts to reduce marine pollution and ecological impact in maritime industries.

Il biofouling marino pone notevoli sfide ambientali ed economiche influenzando l'efficienza delle imbarcazioni, aumentando i costi di manutenzione e facilitando la diffusione di specie invasive. Questa tesi esplora un approccio innovativo ai rivestimenti antifouling attraverso l'impiego di particelle micronizzate di gomma xantana (XG) incorporate all'interno di matrici di idrogel. La gomma xantana, un polisaccaride noto per le sue eccellenti proprietà di rigonfiamento, biodegradabilità e natura non tossica, offre potenziali vantaggi rispetto ai rivestimenti convenzionali a base di biocidi. L'obiettivo principale di questa ricerca è ottimizzare la produzione e la caratterizzazione delle particelle micronizzate di XG per migliorare l'omogeneità e l'efficacia dei rivestimenti antifouling basati su idrogel. Tecniche avanzate di riduzione della dimensione delle particelle, come la macinazione a sfere (ball milling) e l'essiccazione a spruzzo (spray drying), sono state utilizzate per ottenere un controllo preciso delle dimensioni delle particelle. L'influenza delle diverse dimensioni delle particelle (<5 μm, <32 μm e <45 μm) sulla formazione dell'idrogel, sulle proprietà meccaniche e sull'efficacia antifouling è stata valutata sistematicamente mediante analisi della distribuzione delle dimensioni delle particelle, test reologici e tomografia a coerenza ottica (OCT). I risultati hanno dimostrato che le particelle di dimensioni più piccole migliorano significativamente l'omogeneità e l'interconnettività delle reti idrogel, risultando in una maggiore resistenza del gel, una copertura superficiale più uniforme e prestazioni antifouling superiori. Lo studio conferma che la micronizzazione della gomma xantana risolve efficacemente le limitazioni associate all'agglomerazione delle particelle e all'eterogeneità nei rivestimenti tradizionali a base di idrogel. Questa ricerca fornisce preziose indicazioni per lo sviluppo di rivestimenti antifouling ecologicamente sostenibili e altamente efficaci, contribuendo agli sforzi globali per ridurre l'inquinamento marino e l'impatto ecologico nelle industrie marittime.