Ein Schwamm als Katalysator?

Marine Schwämme sind ein sehr gutes Modell für Neuentwicklungen von 3D-Verbundwerkstoffen. Vorteil dieser Schwämme ist, sie bestehen aus erneuerbaren, nicht toxischen und biologisch abbaubaren organischen Gerüsten, sind also durch und durch nachhaltig.
Diese Demospongiae haben nach mehr als 600 Millionen Jahren Evolution bis zu metergroße marine Baugerüste gebildet. Morphologie und Dimension der bis zu 70 Zentimeter im Durchmesser großen Spongin-basierten (kollagenähnliches Protein), dreidimensionalen Skelette sind schon seit der Antike als Badeschwämme bekannt.

Weltweit werden diese heute in Aquafarmen gezüchtet und stellen einen immerhin 20 Millionen US-Dollar großen Markt dar, auch wenn sie zumeist nur in der Kosmetik verwendet werden.
Diese Baugerüste wurden erst jüngst in hydrothermalen Synthesen eingesetzt, um Fe2O3 und TiO2 basierte Verbundwerkstoffe für die Katalyse herzustellen. Es gibt auch schon erste Hinweise darauf, dass man bei 650°C kohlenstoffhaltige Spongingerüste herstellen kann, die als MnO2 basierte Superkapazitoren fungieren.
Den Wissenschaftlern, u.a. an der TU Bergakademie Freiberg, ist es jetzt aber zum ersten Mal gelungen, zentimetergroße, dreidimensionale und kohlenstoffhaltige Spongin/Cu/Cu2O-haltige Materialien zu synthetisieren, die effektiv in der Katalyse eingesetzt werden können.

Mit diesen Materialien konnten sie zeigen, dass diese Schwämme sowohl in marinem Umfeld als auch in Gegenwart von Frischwasser katalytisch wirksam sind. Dies wurde an einer der Standardreaktionen hierfür gezeigt, nämlich der Reduktion von 4-Nitrophenol zu 4-Aminophenol.
Wieder ein Beispiel dafür, dass die Natur uns viele Vorlagen für die Entwicklung neuer Werkstoffe liefert. Wir brauchen nur ganz genau hinsehen.

Autor: Dr. Ronald Hinz, Market Intelligence Senior Expert, SVP Deutschland AG
Quelle: Extreme biomimetics: Preservation of molecular detail in centimeter-scale samples of biological meshes laid down by sponges; Petrenko et al., Sci. Adv. 2019;5; 4 October 2019

Bild: Manfred Richter, pixabay.com