3D 打印混凝土人工魚礁，幫助修復(fù)海洋珊瑚礁生態(tài)環(huán)境

2024年3月7日，南極熊獲悉，佛羅里達州的海洋生態(tài)環(huán)境保護團隊通過將3D 打印的人工魚礁部署在德斯坦-沃爾頓堡海灘沿岸，以幫助海洋棲息地的恢復(fù)和保護工作。

該項目由奧卡盧薩海岸資源團隊管理，將 25 個混凝土模塊沉入海灣海底，在 60 至 90 英尺的深度創(chuàng)造了新的海洋生態(tài)系統(tǒng)。佛羅里達州的魚類和野生動物保護委員會提供 126 萬美元資助了這一計劃，該計劃也是自然資源損害評估人工魚礁創(chuàng)建和恢復(fù)項目的一部分，該項目利用了來自BP石油泄漏恢復(fù)的資金用于生態(tài)恢復(fù)項目。項目團隊指出，這是著他們從這個特定的資助機構(gòu)獲得的第二輪資金，他們的第一個項目已于2020年完成。

沿海資源經(jīng)理亞歷克斯·福格（Alex Fogg）強調(diào)了此類項目的重要性，強調(diào)其雙重好處，即為潛水員和漁民提供娛樂機會，同時促進海洋棲息地恢復(fù)。此次成功部署是通過與造礁商Walter Marine和 3D 打印公司1Print 等承包商的合作實現(xiàn)的，1Print 開發(fā)了建造珊瑚礁的打印方法。

△部署在墨西哥灣的 3D 打印混凝土人工魚礁模塊。 照片由奧卡盧薩沿海研究團隊提供。

多樣化且耐用的珊瑚礁設(shè)計

福格表示他們選擇了兩家承包商來監(jiān)督當(dāng)前的珊瑚礁項目：Walter Marine 的任務(wù)是制造和部署超過 250 個混凝土模塊，而 1Print 則被選中引入一種使用 3D 混凝土打印的人工魚礁建造新方法。

1Print 此前從事房地產(chǎn)開發(fā)和防波堤等緩沖結(jié)構(gòu)的建設(shè)，他們提出使用 3D 打印制作人工魚礁模塊，得到了熱烈支持。福格與他們的團隊密切合作，監(jiān)督模型的設(shè)計與制造，以創(chuàng)建更大規(guī)模的結(jié)構(gòu)，旨在打造具有復(fù)雜特征的堅固結(jié)構(gòu)。

最終確定的模塊長約 14 英尺，高 8英尺，寬 6 英尺，每個重約 15,500 磅。1Print 在南佛羅里達工廠的生產(chǎn)能力為每天 3 件，高效地生產(chǎn)珊瑚礁。隨后，這些模塊被運送到阿拉巴馬州奧蘭治海灘，由 Walter Marine 負(fù)責(zé)管理其投放位置。

與傳統(tǒng)的鋼筋相比，珊瑚礁在混凝土混合物中使用玻璃纖維鋼筋進行加固，以提高海洋環(huán)境中的耐用性。盡管在運輸過程中面臨物流挑戰(zhàn)，1Print 仍繼續(xù)完善其流程，并表示有信心在未來的項目中克服這些障礙。

對于主要專注于陸地建設(shè)的 1Print 來說，涉足海洋基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)志著向環(huán)境保護的重大轉(zhuǎn)變。珊瑚礁在生產(chǎn)期間高達 8 英尺，一旦定居在沙質(zhì)海底，就成為有利于海洋生物定居的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

3D 打印珊瑚礁案例

3D 打印技術(shù)在珊瑚礁上的應(yīng)用為定制設(shè)計、可擴展的棲息地恢復(fù)提供了機會，但也面臨著耐久性、生態(tài)整合和資源需求方面的挑戰(zhàn)。協(xié)作研究和適應(yīng)性管理策略對于最大限度地發(fā)揮 3D 打印珊瑚礁作為海洋保護工作工具的有效性至關(guān)重要。之前已經(jīng)開展了許多舉措來探索海洋恢復(fù)的途徑。

△用于珊瑚附著的三種不同類型的 3D 打印瓷磚。圖片來自香港大學(xué)

去年在威尼斯舉行的第 18 屆國際建筑雙年展上，阿卜杜拉國王科技大學(xué)(KAUST) 的研究人員展示了3D 打印珊瑚和負(fù)碳混凝土，與沙特阿拉伯的 2030 年愿景相一致。該團隊的展示突出了海洋保護和可持續(xù)建設(shè)的發(fā)展，展示了PARTNA的負(fù)碳材料技術(shù)。阿卜杜拉國王科技大學(xué)的海事技術(shù)促進了珊瑚礁的恢復(fù)，解決了氣候變化和人類影響造成的珊瑚退化問題。展覽強調(diào)了保護海洋生態(tài)系統(tǒng)并將可持續(xù)實踐與保護棲息地建設(shè)相結(jié)合的迫切需要。

△3D 打印珊瑚。圖片來自阿卜杜勒國王科技大學(xué)

2022年5月，來自以色列頂尖大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種用于珊瑚礁保護的新型3D打印工藝。他們與巴伊蘭大學(xué)、以色列理工學(xué)院、海法大學(xué)和特拉維夫大學(xué)合作，旨在恢復(fù)全球珊瑚礁。

通過結(jié)合 3D 掃描、DNA 采樣和打印算法，研究人員生產(chǎn)出適合特定環(huán)境的陶瓷珊瑚礁，可促進生命和生態(tài)系統(tǒng)的再生。與之前的方法不同，他們的方法精確地復(fù)制了自然珊瑚棲息地，解決了復(fù)雜性和物種多樣性問題。他們利用來自以色列南部沿海城市埃拉特珊瑚礁的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了參數(shù)模型并打印了陶瓷珊瑚礁。