Коралловые рифы - одна из самых древних и разнообразных экосистем планеты. Кишащие множеством организмов, они представляют собой богатое убежище для всех обитателей, включая рыб. Помимо экологического значения, они обеспечивают пропитание и приносят экономическую выгоду миллионам людей по всему миру. Однако этим жизненно важным экосистемам грозит неминуемая опасность, в первую очередь из-за изменения климата, а также местных стрессовых факторов, таких как рыболовство, деградация среды обитания и растущее загрязнение. По тревожным прогнозам, более половины всех кораллов могут исчезнуть в течение трех десятилетий, что побудило отнести их к категории "находящихся под угрозой исчезновения". К счастью, для противостояния этому кризису появилось решение в виде 3D печати. Ниже мы собрали несколько примечательных проектов последних лет, в которых 3д технологии используются для сохранения морского биоразнообразия.
D-Shape и проект по сохранению Гонконгского залива.
Итальянская компания D-Shape была удостоена награды 2022 Design for Asia Award за индивидуальный дизайн рифа, разработанный для залива Гонконга. Эта инициатива представляет собой последний шаг администрации аэропорта Гонконга по сохранению местной морской среды. В общей сложности сто искусственных рифов были стратегически расположены таким образом, чтобы способствовать росту разнообразных организмов, включая моллюсков, губок и водорослей. Рифы в форме кольца с отверстиями разного размера были созданы с помощью технологии 3д печати из смеси карьерного щебня и цемента. Затем они были прикреплены к бамбуковым конструкциям для устойчивости под водой. В результате 3D-печатные искусственные рифы станут средой обитания для морских обитателей и будут способствовать восстановлению экосистемы.
Самый большой в мире напечатанный коралловый риф, собранный из отдельных кусочков.
Поскольку за последние три десятилетия погибло 50% рифов, необходимо принимать меры по борьбе с такими угрозами, как изменение климата, перелов рыбы и антропогенный ущерб. Используя технологию 3D печати, австралийская лаборатория Reef Design Lab достигла значительного успеха, создав самый большой в мире напечатанный искусственный коралловый риф на Мальдивах. Для этого были спроектированы сложные 3D-формы, имитирующие естественные структуры, которые затем были отлиты из керамического материала, похожего на карбонат кальция, присутствующий в настоящих рифах. Эти изделия были погружены в воду и заселены живыми кораллами в расчете на то, что в них зародится новая морская жизнь.
Напечатанные кораллы для микроскопического выращивания водорослей.
А вы знали, что водоросли и кораллы находятся во взаимовыгодном партнерстве: коралл выступает в роли дома для водорослей, которые в ответ производят сахар путем фотосинтеза, чтобы питать коралл. Это симбиотическое сотрудничество имеет ключевое значение для роста коралловых рифов. Осознавая эту взаимозависимость, ученые из Кембриджского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего впервые придумали напечатанные коралловые структуры, которые облегчают выращивание микроскопических водорослей. Бионические кораллы создаются исключительно из биосовместимых материалов, а конкретно из смеси полимерных гелей и гидрогелей с целлюлозой, точно имитирующими состав коралловых тканей. Быстрота процесса является замечательным преимуществом, позволяя производить такие структуры в течение нескольких минут, обеспечивая при этом жизнеспособность заключенных в них клеток.
Выращивание кораллов.
Компании Boston Ceramics и Emerging Objects объединили усилия с природоохранной организацией SECORE в рамках совместной инициативы. Ребята собирают репродуктивные материалы кораллов, выведенные естественным путем, и выращивает их в контролируемых условиях, пока они не превратятся в плавучие личинки. Потом они помещаются в напечатанные на 3D-принтере конструкции, предназначенные для привлечения и облегчения прикрепления кораллов. Затем эти конструкции стратегически размещаются в зонах рифов для восстановления.
WWF: напечатанные рифы для восстановления запасов трески и устриц.
WWF занимается сохранением биоразнообразия с помощью различных инициатив. Так, в 2018 году было установлено стратегическое партнерство между датской энергетической компанией Ørsted и WWF Дании, в результате которого в Северном море в районе Каттегат был создан 3D-печатный риф. Основная цель заключалась в оценке вклада напечатанных структур в биоразнообразие, ведь истощение популяции трески привело к нарушению естественной пищевой цепочки. В Северном море 3D-печатные рифы были установлены для омоложения устричных рифов, восстанавливая экологическое равновесие. Эти блоки, произведенные в Роттердаме, состоят на 70% из песка и на 30% из пуццоланового цемента. Было установлено около 50 рифов размером 50×120 см и по мере развития исследований ведется постоянный мониторинг.
Seaboost: Рифовая структура для дайверов на юге Франции.
После трех лет разработки в 2022 году в Средиземном море у острова Бреску в Кап-д'Агде на юге Франции появилась деревня искусственных рифов, созданная с помощью 3D-печати. Центральный модуль высотой 6,5 метра и площадью 8×6 метров находится в морском заповеднике на глубине 20 метров, его сопровождают второстепенные изделия меньшего размера. Главная цель - снизить нагрузку на заповедник, вызванную стоянкой лодок и дайвингом, и тем самым сохранить естественную среду обитания кораллов. Надзор за проектом осуществлялся компанией Seaboost Ecological Engineering в партнерстве с Centrale Marseille, а специализированные фирмы, такие как XtreeE и CyBe Construction, внесли свой опыт в области 3D-печати, используя низкоуглеродный бетон для создания стен. Заключительная часть проекта была завершена в апреле 2022 года.
Напечатанный робот-медуза.
В стремлении сохранить морскую среду появляется несколько инновационных подходов к защите находящихся под угрозой исчезновения морских экосистем, таких как коралловые рифы. Один из таких подходов включает в себя уникальное создание 3D-печатных роботов-медуз, названных "Jellybots", разработанных Атлантическим университетом Флориды и Военно-морским исследовательским бюро США. Эти хитроумно сконструированные роботы имитируют движения настоящих медуз, что позволяет им перемещаться в замкнутых пространствах коралловых рифов, собирая отходы и не причиняя вреда. Выступая в роли стражей океанов, медузороботы призваны контролировать и защищать эти хрупкие среды. Благодаря гидравлическим щупальцам, приводимым в движение насосами-крыльчатками, джеллиботы грациозно маневрируют в воде. По мере развития этой технологии исследователи надеются оснастить этих роботов-дозорных датчиками окружающей среды и передовыми алгоритмами навигации, чтобы внести значительный вклад в морские исследования и усилия по сохранению природы.
archiREEF: Шестиугольные терракотовые плитки в Гонконге.
В рамках инициативы archiREEF, направленной на восстановление кораллов в водах Гонконга, с помощью 3D-печати изготавливаются шестиугольные структуры из терракоты (глины), которые служат платформами для поселения кораллов. Цель состоит не в том, чтобы заменить существующие места обитания кораллов, а в том, чтобы стимулировать повторное заселение. Выбор терракоты обусловлен ее природным составом, что отражает принципы биомимикрии. В процессе изготовления участвовал промышленный робот с шестью осями, взаимодействующий с экструдером для глины, использующим технику прямого нанесения краски (DIW).
Для проектирования плиток был использован алгоритм, способствующий адаптации к различным средам и организмам, в частности мангровым зарослям и устрицам. Аддитивное производство было выбрано инициаторами проекта archiREEF из-за его способности учитывать параметры конкретного места, что способствует адаптации к различным видам кораллов по всему миру. Кроме того, оно позволяет создавать замысловатые формы, которые не под силу обычным методам литья, и при этом является экономичным по стоимости и времени.
Напечатанные рифы в Дубае.
Дубай, как и многие города на побережье, сталкивается с рядом проблем, связанных с изменением климата, в том числе с повышением уровня моря. В связи с этим правительство все активнее работает над восстановлением морской среды, например, с помощью рифов в Персидском заливе. В частности, мы можем отметить Dubai Reefs - инициативу, возглавляемую компанией URB. Проект направлен на улучшение прибрежных экосистем Дубая путем создания искусственного рифа площадью 200 квадратных километров. Он будет изготовлен с помощью 3D-печати для лучшего соответствия природной среде. Технологии также будут использоваться для разработки биоматериалов, в которых могут жить микроводоросли.
Спасение Большого Барьерного рифа с помощью 3D-печати.
Большой Барьерный риф, входящий в число семи природных чудес света, является одним из главных туристических объектов в Австралии. Однако, как и многие другие рифы по всему миру, он сильно пострадал в последние годы, обесцветившись в результате повышения температуры моря, чрезмерного вылова рыбы и загрязнения окружающей среды. Именно поэтому проводится так много исследований, направленных на спасение этого культового места, в том числе с помощью 3D-печати. В одном из конкретных проектов, финансируемом Научно-технологическим университетом короля Абдаллы в Саудовской Аравии, используется биопечать для переноса живых клеток на созданные 3D-модели с целью регенерации новых, живых кораллов. По сути, команда использует силиконовую форму, изготовленную с помощью экологически чистых чернил из карбоната кальция, на которых могут расти кораллы, поскольку их поверхность очень похожа на скелет коралла. Преимущество проекта в том, что он позволяет выращивать кораллы гораздо быстрее, чем другие методы.
Береговая структура стремится защитить побережья.
Создание искусственных рифов - один из ведущих способов борьбы с разрушением кораллов во всем мире. Еще одна компания, которая использует 3D-печать и экологичные материалы для создания рифов - Coastruction. Она отличается тем, что печатает только натуральными материалами, превращенными в сухую порошковую смесь. Ребята научились создавать геометрически сложные органические формы, вдохновленные природой, чтобы оптимизировать новые искусственные рифы под местную среду. Команда уже установила рифы на Сардинии и Мальдивах.
Как вам такие инициативы? После них, как-будто бы, снова появляется вера в человечество.
👍 Если понравилось 👍