Chemical Engineering2024-07-182024-07-18https://hdl.handle.net/20.500.14411/6846Bacteria present in the seawater quickly form a biofouling on the surfaces immersed in it. This process starts with the adhesion of organic nutrients such as protein and carbohydrates to the surface in the first seconds. Bacteria adhere to the nutrient film on the surface and form a protective biofilm of proteins and polysaccharides around them. The biological fouling process continues with the adhesion and development of diatoms (microalgae), macroalgae spores and macroorganism larvae such as of mussels. However, this sequential model is not valid in all cases. Biological fouling limits the maneuverability of water vehicles, increases fuel consumption and greenhouse gas emissions. Therefore, antifouling methods are important in terms of economy and environment issues. One of the methods to prevent microfouling on surfaces is to prevent communication between bacteria. Bacteria communicate with each other through "Quorum Sensing" (QS) molecules to permanently attach to surfaces. Gram-negative bacteria use acylated homoserine lactone (AHL) molecules for QS communication. Molecules resembling AHL have the potential to inhibit QS. Hydrogels with a three-dimensional polymer network are also considered promising coatings with high antifouling performances against marine organisms. The super hydrophilic property of hydrogel materials enables them to absorb large amounts of water into three-dimensional polymeric networks and form a hydrated layer on their surface, which can prevent the adhesion of micro or macroorganisms. For these reasons, in order to solve the problem of biological fouling within the scope of the proposed project, it is aimed to synthesize and characterize new QS analogs that will prevent bacteria from forming biofilms and settling on surfaces. As a result of the bacterial tests, the two compounds with the best antibiofilm properties will be used as biocides, and a water-based hydrogel paint formula with anti-QS properties will be developed. With the hydrogel technology, it is aimed to significantly reduce the friction force, fuel consumption and emissions together with the biofouling on the ship surface. The hydrogel paint designed within the scope of the project is water based, self-curing, can be easily applied to a ship surface by brushing or spraying and can be produced in powder form. Environmentalist methods were chosen in both synthesis stages. The use of organic solvents that cause volatile organic compounds (VOCs) to be released into the atmosphere is avoided.Deniz suyunda bulunan bakteriler, denize daldırılan yüzeylerde hızlı bir biyolojik kirlenme oluştururlar. Bu süreç, daha ilk saniyelerde protein ve karbonhidrat gibi organik besinlerin yüzeye tutunmasıyla başlar. Bakteriler yüzeydeki besin filmine yapışırlar ve etraflarında proteinler ve polisakkaritlerden oluşan koruyucu bir biyofilm tabakası meydana getirirler. Biyolojik kirlenme süreci diyatomeler (mikro algler), deniz yosunu (makro alg) sporları ve midye gibi makroorganizma larvalarının yüzeye tutunması ve gelişmeleriyle devam eder. Yine de bu ardışık model her durumda geçerli değildir. Bu nedenle, kirlenme sorununa başarılı bir müdahale kirlenmenin farklı bileşenlerine aynı anda uygulanan çözümler gerektirmektedir. Biyolojik kirlenme, su vasıtalarının manevra kabiliyetlerini kısıtladığı, yakıt sarfiyatını ve sera gazları salınımını arttırdığından antifouling yöntemler ekonomi ve çevresel açıdan önem arz etmektedir. Yüzeylerdeki mikrokirlenmeyi önleyen yöntemlerden biri bakteriler arasındaki iletişimin engellemesidir. Bakteriler yüzeylere kalıcı olarak tutunmak için aralarında “Quorum Sensing” (QS) molekülleri ile iletişim kurarlar. Denizlerde baskın bakteri türü olan gram negatif bakteriler QS iletişimi için açillenmiş homoserin lakton (AHL) moleküllerini kullanırlar. AHL’yi andıran moleküller QS’yi engelleme potansiyeline sahiptir. Üç boyutlu bir polimer ağ yapısına sahip hidrojeller de, deniz organizmalarına karşı yüksek antifouling performansları ile umut vaat eden kaplamalar olarak kabul edilmektedirler. Hidrojel malzemelerin süper hidrofilik özelliği; üç boyutlu polimerik ağlar içerisine büyük miktarda su emmelerini ve yüzeylerinde mikro veya makroorganizmaların yapışmasını önleyebilen hidratlı bir tabaka oluşturmalarını sağlamaktadır. Bu nedenlerle, önerilen proje kapsamında biyolojik kirlenme sorununu çözmek için, ilk olarak, bakterilerin biyofilm oluşturmalarını ve yüzeylere yerleşmelerini engelleyecek yeni QS anologlarının sentezlenmesi ve karakterize edilmesi hedeflenmiştir. Bakteriyel testler sonucunda, en iyi antibiyofilm özellik gösteren iki bileşik biyosit olarak kullanılarak anti-QS özellikli, su bazlı hidrojel boya formülü geliştirilecektir. Hidrojel teknolojisiyle, gemi yüzeyindeki biyokirlenmeyle beraber sürtünme kuvveti, yakıt tüketimi ve emisyonlarının önemli ölçüde azaltılması hedeflenmiştir. Projede kapsamında gemi yüzeyinde en az 60 ay fouling koruma sağlaması planlanan hidrojel boya, su bazlı, kendi kendine kürlenebilir, bir gemi yüzeyine fırçalayarak veya püskürtülerek kolayca uygulanabilir ve toz formunda üretilebilir özelliktedir. Sentez aşamasında da çevreci yöntemler seçilmiştir. Uçucu organik bileşiklerin (UOB'ler) atmosfere salınmasına neden olan organik çözücülerin kullanımından kaçınılmıştır.Benzothizole, Biofouling, Chiral Metal Complexes Antifouling Paints, Hydrogel Paints, Antibiofilm Activity, Gram Negative Bacteria, Quorum Sensing.Benzotiyazol, Biyolojik Kirlenme, Kiral Metal Kompleksler, Antifouling Boyalar, Hidrojel Boyalar, Antibiyofilm Aktivite, Gram Negatif Bakteri, Çoğunluk Algılayıcı.