Cómo una esponja de baño se convierte en un filtro industrial de base biológica

El material nuevo puede reutilizarse muchas veces

18.06.2021 - Alemania

Investigadores de la TU Bergakademie Freiberg han desarrollado un material innovador a partir de una esponja marina cultivada. Cuando las fibras de la esponja reaccionan con una solución de amoníaco que contiene cobre, como la que se encuentra en la industria electrónica, se forma el mineral atacamita. Este mineral, que sólo aparece en muy raras ocasiones en la naturaleza, se adhiere con tanta fuerza a las fibras de la esponja que se crea un material robusto que tiene propiedades catalíticas y antibacterianas, por lo que podría utilizarse como filtro industrial de base biológica.

El profesor Hermann Ehrlich coloca un trozo de esponja en una solución alcalina de amoníaco que contiene cobre y que simula un baño de cobre de la fabricación de placas de circuitos para componentes electrónicos. Unas 12 horas después, la esponja se ha vuelto azul; cuando se seca, es más fuerte que antes, pero sigue siendo muy ligera. "A un valor de pH de 9, las fibras de la esponja se abren y los compuestos orgánicos de la proteína cambian", explica el profesor Hermann Ehrlich. El cobre contenido en la solución de amoníaco reacciona inmediatamente con los componentes orgánicos de la esponja, especialmente con los residuos de aminoácidos, y forma el mineral atacamita. "Como una cuerda, los cristales de tamaño nanométrico crecen junto con la fibra de esponja", explica el científico. Estabilizan el armazón y, al mismo tiempo, garantizan que la esponja conserve su microarquitectura única.

El equipo está dirigido por el profesor Hermann Ehrlich. Los investigadores han publicado los resultados en una publicación actual en la revista Advanced Materials.

Puede utilizarse como filtro biológico para el tratamiento de aguas residuales o la eliminación de contaminantes

El material tridimensional y poroso es inherentemente un filtro. Junto con las propiedades de la atacamita, existe un amplio potencial para utilizar el nuevo material como alternativa a los filtros sintéticos. "Nuestro equipo ha podido demostrar experimentalmente por primera vez que el material compuesto fabricado a partir de esponjas de baño marinas puede utilizarse, en principio, en el desarrollo de sensores, catalizadores y sistemas de filtrado antibacteriano", explica el coautor, el profesor Martin Bertau, del Instituto de Tecnología Química de la TU Bergakademie Freiberg.

El nuevo material puede reutilizarse muchas veces

Cuando el profesor Hermann Ehrlich pone la esponja azul con los cristales en una solución ácida, la reacción se produce al revés: la esponja vuelve a su estado original y puede procesarse de nuevo para otras aplicaciones. "Por tanto, el nuevo material desarrollado puede reciclarse una y otra vez", afirma entusiasmado el biomineralogista de Freiberg.

"Incluso después de hasta 100 ciclos de aplicación, la capacidad de respuesta del compuesto de esponja y atacamita sigue dándose", confirma su colega el profesor Martin Bertau. "Si finalmente el material deja de ser utilizable, la esponja es biodegradable y el cobre se recupera de la solución, idealmente, de forma electroquímica con energías renovables. Ya hemos demostrado que esto es posible", afirma el químico.

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Publicación original

Tsurkan et al.; "Extreme Biomimetics: Designing of the first nanostructured 3D spongin-atacamite composite and its application"; Advanced Materials; 2021

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Publicación original

Tsurkan et al.; "Extreme Biomimetics: Designing of the first nanostructured 3D spongin-atacamite composite and its application"; Advanced Materials; 2021

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