Onderzoekers van TU Bergakademie Freiberg ontwikkelden een innovatief materiaal uit een gekweekte zeespons. Wanneer de vezels van de spons reageren met een koperhoudende ammoniakoplossing, zoals die in de elektronica-industrie, het mineraal atacamiet wordt gevormd. Dit mineraal, die in de natuur slechts zeer zelden voorkomt, hecht zich zo sterk aan de sponsvezels dat er een robuust materiaal ontstaat, een met katalytische en antibacteriële eigenschappen die mogelijk als biobased industrieel filter kunnen worden gebruikt.

Professor Hermann Ehrlich plaatste een stuk spons in een alkalisch, koperhoudende ammoniakoplossing die een koperbad nabootst van de fabricage van printplaten voor elektronische componenten. Ongeveer 12 uur later was de spons blauw geworden - als hij droog is, is hij sterker dan voorheen, maar nog steeds erg licht.

"Bij een pH-waarde van 9 gaan de vezels van de spongine open en veranderen de organische verbindingen van het eiwit, " legt prof. Ehrlich uit. Het koper in de ammoniakoplossing reageert onmiddellijk met de organische componenten van de spongine, vooral met de aminozuurresten, en vormt het mineraal atacamiet. "Als een touwtje, nanometergrote kristallen groeien samen met de sponginevezel, " legt de wetenschapper uit. Ze stabiliseren het raamwerk en zorgen er tegelijkertijd voor dat de spons behouden blijft in zijn unieke micro-architectuur. Het team onder leiding van prof. Ehrlich publiceerde de resultaten in een actuele publicatie in het tijdschrift Geavanceerde materialen .

Kan worden gebruikt als biobased filter voor afvalwaterzuivering of verwijdering van verontreinigende stoffen

Het driedimensionale en poreuze materiaal is inherent een filter. In combinatie met de eigenschappen van atacamiet, er is een breed scala aan mogelijkheden om het nieuwe materiaal te gebruiken als alternatief voor synthetische filters. "Ons team kon voor het eerst experimenteel aantonen dat het composietmateriaal gemaakt van zeebadsponzen in principe kan worden gebruikt bij de ontwikkeling van sensoren, katalysatoren, en antibacteriële filtersystemen, " legt co-auteur prof. Martin Bertau van het Instituut voor Chemische Technologie van de TU Bergakademie Freiberg uit.

Nieuw materiaal kan vele malen worden hergebruikt

Toen Prof. Ehrlich de blauwe spons met de kristallen in een zure oplossing deed, de reactie liep achteruit:de spons keerde terug naar zijn oorspronkelijke staat en kon opnieuw worden verwerkt voor verdere toepassingen. "Het nieuw ontwikkelde materiaal kan daardoor keer op keer worden hergebruikt, ’ zei de biomineroloog uit Freiberg enthousiast.

"Zelfs na maximaal 100 applicatiecycli, de responsiviteit van de spongine-atacamite composiet wordt nog steeds gegeven, ", bevestigt zijn collega prof. Bertau. "Als het materiaal uiteindelijk niet meer bruikbaar is, de spons is biologisch afbreekbaar en het koper wordt teruggewonnen uit de oplossing - idealiter elektrochemisch met hernieuwbare energiebronnen. We hebben al laten zien dat dit kan, ' zegt de chemicus.