Природный фильтр: учёные научились делать графит из морских губок

Биологи получили графит из скелетов морских губок. Об этом сообщается в журнале Science Advances. Работа была поддержана Российским научным фондом.

В проекте приняли участие учёные из Германии, Польши, Словакии, США и Франции. Российская сторона была представлена СПбГУ, Сыктывкарским государственным университетом, а также Университетом ИТМО. Руководителем проекта выступил профессор Фрайбергской горной академии Герман Эрлих — основатель направления экстремальной биомиметики.

«Экстремальная биомиметика — особый научный метод, в рамках которого учёные используют для своих разработок идеи самой природы. Эта наука занимается исследованием природных процессов образования биоматериалов в экстремальных для человека условиях и изучением биополимеров, сверхустойчивых к температуре, давлению, кислотным или щелочным средам, с целью создания композитных материалов нового поколения», — сообщил RT один из авторов работы, профессор кафедры эмбриологии СПбГУ Александр Ересковский.

Биологи решили создать устойчивые к агрессивной среде материалы на основе природных структур, которые живые организмы вырабатывали в процессе эволюции. Данное направление в науке называется биомиметикой. Для этого они провели эксперимент над морскими губками, которые за 600 млн лет существования научились формировать скелет размером от сантиметра до метра и смогли пережить самые разнообразные природные катаклизмы.

• Эксперимент по карбонизации спонгина
• © put.poznan.pl

Учёные провели эксперимент по карбонизации спонгина (белка, являющегося основным компонентом скелета морской губки) — нагрели до 1200 °C скелет морской губки в насыщенной углекислым газом бескислородной среде. Останки организма не превратились в угольную пыль: несмотря на потерю 70% объёма, они сохранили свою структуру. Полученный материал, внешне по-прежнему похожий на морскую губку, представлял собой уже графит — нанопоровый кристаллический углерод с очень прочным каркасом.

По мнению исследователей, этот материал является идеальным фильтром. Он способен очищать воду от вредных примесей, которые затем можно превращать в нетоксичные вещества, пригодные для использования в фармацевтике.

«На основе обычной губки можно приготовить эффективный катализатор для экологической очистки морской воды, который естественным путём преобразует агрессивные химические вещества в нейтральные. Материал способен очищать воду от токсичных веществ, нитрофенолов, и превращать их в аминофенолы, которые нетоксичны и используются в фармацевтической промышленности», — отметил профессор Ересковский.

Созданный учёными графит представляет собой сложную трёхмерную систему с высокой пористостью и устойчивостью к воздействию кислот. По словам исследователей, полученный материал является экологичным продуктом из-за своего органического происхождения. Помимо этого, при его производстве используется возобновляемый природный ресурс — морская губка.

• Полученный графит сохранил внешний вид морской губки

«Сейчас, когда проблема загрязнения окружающей среды стала одной из главных для всей планеты, появление новых материалов крайне важно. Использовать спонгин экономически целесообразно, так как это естественный, возобновляемый и экологически чистый ресурс, который можно производить по всему миру. При правильном управлении развитие этих технологий не повредит популяции морских животных, а материалы из спонгина можно будет применять в самых разных областях промышленности», — подытожил учёный.