Geotab begleitet Sie auf ihrem Weg zu einer nachhaltigen Flotte

Wie aus einem Badeschwamm ein biobasierter industrieller Filter wird

TU Freiberg präsentiert neuen Verbundwerkstoff

Aus einem gezüchteten marinen Schwamm entwickelten Forschende der TU Bergakademie Freiberg einen innovativen Werkstoff. Reagieren die Fasern des Schwamms mit einer kupferhaltigen Ammoniaklösung, wie sie beispielsweise in der Elektronikindustrie anfällt, entsteht das Mineral Atacamit. Dieses Mineral, das in der Natur nur sehr selten vorkommt, heftet sich so stark an die Schwammfasern, dass ein robustes Material entsteht, welches katalytische und antibakterielle Eigenschaften hat und somit potenziell als bio-basierter industrieller Filter eingesetzt werden könnte.
 
Stück des neuartigen Werkstoffs auf Basis eines marinen Badeschwamms. In dieser Form könnte der Schwamm als industrieller Filter genutzt werden. © TU Bergakademie FreibergProfessor Hermann Ehrlich legt ein Stück Schwamm in eine alkalische kupferhaltige Ammoniaklösung, die ein Kupferbad aus der Herstellung von Leiterplatten für Elektronikkomponenten simuliert. Zirka 12 Stunden später hat sich der Schwamm blau verfärbt – getrocknet ist er fester als vorher, aber immer noch sehr leicht. „Bei einem pH-Wert von 9 öffnen sich die Fasern des Spongins und die organischen Verbindungen des Proteins verändern sich", erklärt Prof. Hermann Ehrlich. Das in der Ammoniaklösung enthaltene Kupfer reagiert sofort mit den organischen Anteilen des Spongins, vor allem mit den Aminosäure-Resten, und bildet das Mineral Atacamit. „Entlang der Spongin-Faser wachsen, wie an einer Schnur, nanometerkleine Kristalle", veranschaulicht der Wissenschaftler. Sie stabilisieren das Gerüst und sorgen gleichzeitig dafür, dass der Schwamm in seiner einzigartigen Mikroarchitektur erhalten bleibt.
 
Welche molekularen Vorgänge bei der Bildung des Minerals Atacamit im Verbund mit dem Spongin der Schwammfasern vor sich gehen, klärte das Team um Prof. Hermann Ehrlich nun grundlegend auf. Die Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden in einer aktuellen Publikation in der Fachzeitschrift Advanced Materials.
 
Anwendung als biobasierter Filter für Abwasserreinigung oder Schadstoffentfernung möglich
Das dreidimensionale und poröse Material ist von Natur aus ein Filter. Gepaart mit den Eigenschaften des Atacamits ergeben sich vielfältige Potenziale für eine Anwendung des neuen Materials als Alternative zu synthetischen Filtern. „Unser Team konnte erstmals experimentell nachweisen, dass der Verbundwerkstoff aus marinen Badeschwämmen prinzipiell bei der Entwicklung von Sensoren, Katalysatoren und antibakteriellen Filtersystemen eingesetzt werden kann", verdeutlicht Mit-Autor Prof. Martin Bertau von Institut für Technische Chemie der TU Bergakademie Freiberg.
 
Neues Material ist vielfach wiederverwendbar
Taucht Prof. Hermann Ehrlich den blauen Schwamm mit den Kristallen in eine saure Lösung, läuft die Reaktion rückwärts ab: Der Schwamm ist wieder in seinem Ursprungszustand und kann erneut für weitere Anwendungen aufbereitet werden. „Das neu entwickelte Material ist also immer wieder recycelbar", so der Freiberger Biomineraloge begeistert.
 
„Auch nach bis zu 100 Anwendungszyklen ist die Reaktionsfähigkeit des Spongin-Atacamit-Verbundwerkstoffs noch gegeben", bestätigt auch sein Kollege Prof. Martin Bertau. „Ist der Werkstoff am Ende nicht mehr wiederzuverwenden, ist der Schwamm biologisch abbaubar und das Kupfer aus der Lösung wird zurückgewonnen. Idealerweise elektrochemisch mit erneuerbaren Energien. Dass das geht, haben wir bereits gezeigt", erläutert der Chemiker.
 
Hintergrund: Biomineralogie und extreme Biomimetik an der TU Bergakademie Freiberg
Seit zwei Jahren entwickeln die Forschenden aus Deutschland, Polen, Australien, Spanien und der Ukraine neue biomimetische Modelle und Alternativen zu Plastikgerüsten für die moderne Werkstoffwissenschaft. Unterstützt werden sie von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft, Kultur und Tourismus sowie der Alexander von Humboldt Stiftung. Die Extreme Biomimetik ist ein neues, seit 2013 etabliertes wissenschaftliches Spezialgebiet an der TU Bergakademie Freiberg, das sich mit der Untersuchung natürlicher und künstlicher Phänomene zur Entwicklung neuartiger bioinspirierter 3D-Verbundwerkstoffe im Zentimeter- bis Metermaßstab befasst.
 
Kontakt: TU Bergakademie Freiberg | presse@zuv.tu-freiberg.dewww.tu-freiberg.de

Technik | Innovation, 16.06.2021
     
Cover des aktuellen Hefts

KRISE... die größte Chance aller Zeiten

forum Nachhaltig Wirtschaften 03/2021 mit Heft im Heft zur IAA Mobility

  • Next Generations
  • Gefährliche Chemikalien
  • Abschied vom Größenwahn
  • Verkehrswende
Weiterlesen...
Kaufen...
Abonnieren...
28
OKT
2021
Kinostart: Aufschrei der Jugend - Fridays for Future Inside
Außergewöhnlich intimes Porträt junger Klimaaktivist*innen
deutschlandweit
24
NOV
2021
Herbstforum Altbau
Fachtagung für energetische Gebäudesanierung, Energieeffizienz und erneuerbare Energien
online
Alle Veranstaltungen...

Gemeinsam ist es Klimaschutz

natureOffice nimmt Sie mit auf die Reise durch den Klimakosmos - gleich YouTube-Kanal abonnieren und Baum pflanzen!

Biodiversität

Die Natur hat andere Ansprüche als der Mensch
Wie die Stadt Weißenthurm einen Beitrag zum Erhalt der Artenvielfalt und zur Begrenzung der Klimawandelfolgen leisten will
B.A.U.M. Insights
Hier könnte Ihre Werbung stehen! Gerne unterbreiten wir Ihnen ein Angebot

Jetzt auf forum:

Virtueller Lebenslauf für den Bundesverband Kinderhospiz

Wohnungswirtschaft appelliert an die Politik:

BUZZ! Consulting geht mit eigener Akademie an den Start

Die Technik und das Wunderbare

Grüner Dividendenfonds „ficon Green Dividends“ profitiert von frischem Wind bei Dividenden

Gold-Medaille von EcoVadis

Claudia Kalender gründet THE REALIST

INTERBODEN baut mit VILIS auf Nachhaltigkeit

  • TourCert gGmbH
  • World Future Council. Stimme zukünftiger Generationen
  • Futouris - Tourismus. Gemeinsam. Zukunftsfähig
  • PEFC Deutschland e. V.
  • Energieagentur Rheinland-Pfalz GmbH
  • VDMA Nachhaltigkeitsinitiative Blue Competence
  • Verka VK Kirchliche Vorsorge VVaG
  • Telefónica Germany GmbH & Co. OHG
  • B.A.U.M. e.V. - Netzwerk für nachhaltiges Wirtschaften
  • DGNB - Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen
  • Global Nature Fund (GNF)
  • SÜDWIND e.V. - Institut für Ökonomie und Ökumene