Кораллы имеют большое значение для морской флоры и фауны. Иногда их называют тропическими морскими лесами, образуя один из самых разнообразных экосистем на Земле. Они служат убежищем, местом размножения и питания для десятков морских видов, а их отсутствие может в огромной степени отрицательно сказаться на местном биоразнообразии. И все же, по мере того как человечество загрязняет и уничтожает нашу землю, оно может также исправлять и способствовать возникновению большего числа живых организмов. Именно поэтому часто поступают сообщения о кораблекрушениях старых судов или затоплении бетонных сооружений, образующие искусственные рифы, обладающие огромным потенциалом. В Гонконге исследователи разрабатывают 3D-печатные структуры с использованием органических материалов, которые могут привести к открытию новых возможностей под водой.

Коралловые рифы существуют уже 485 миллионов лет и занимают площадь порядка 284 300 км², что эквивалентно примерно половине территории Франции. Они обеспечивают укрытием, по крайней мере, 25% всех морских видов, включая рыб, моллюсков, червей, ракообразных, губок и многих других. Как правило, они встречаются в более теплых и чистых водах, коралловым рифам по всему миру угрожает загрязнение от бытовых сточных вод, разливов нефти в море, седиментация и, в первую очередь, повышение температуры океана. Эти угрозы беспокоят экологов всего мира. К примеру, в Гонконге, в Морском парке Хой Ха Ван содержится более 75% видов кораллов, образующих рифы и в нем, обитают более 120 видов рыб. Однако в результате постепенного ухудшения состояния коралловых рифов за последние годы, наряду с обесцвечиванием и массовой гибелью кораллов в период между 2015 и 2016 годами, местное коралловое общество оказалось под угрозой.

В ответ на это был создан научно-исследовательский проект по восстановлению кораллов в рамках сотрудничества между Лабораторией робототехники, архитектурным факультетом Гонконгского университета и Институтом морских наук Swire при Гонконгском университете. Этот проект являлся частью управленческих мер по восстановление кораллов в Морском парке Хой Ха Ван, также он был разработан по заказу Министерства сельского хозяйства, рыболовства и охраны природы. С давних пор искусственные рифы изготавливались из экологически вредных материалов, таких как пластик, бетон и металл. Однако теперь есть варианты использования экологически безопасных материалов, таких как керамика и терракота. Проектная группа HKU использует технологию 3D-печати для проектирования структур, которые могут быть адаптированы для конкретных мест с различными экологическими проблемами, например, для осаждения, тем самым повышая успех экологического восстановления. Таким образом, команда морских биологов и архитекторов разработала серию структур для терракотовых рифов с 3D-печатью, предназначенных для восстановления коралловых рифов, обеспечивая структурно сложные субстраты в пострадавших районах.

3D-печатные плитки для коралловых рифов были созданы для предотвращения накопления осадков, что является одной из основных угроз для коралловых рифов. Специальный алгоритм был использован для печати биомимикрических образцов, интегрированных с участками кораллов для защиты плиток. В начале июля 2020 года было завершено производство 128 рифовых плиток диаметром 600 мм, общей площадью около 40 кв.м. Они были напечатаны с применением роботизированного метода 3D-печати с использованием общей терракотовой глины, а затем подвергнуты обжигу при температуре 1125 градусов по Цельсию. В основу конструкции были положены типичные для кораллов узоры, а также несколько перформативных аспектов, учитывающих специфические условия в водах Гонконга. В июле 2020 г. на трех избранных объектах парка были размещены рифы созданные по средствам 3D-печати, среди которых Коралловый пляж, Лунный остров и охраняемый залив в районе образовательного центра WWF. 

Это экспериментальное исследование было направлено на изучение эффективности восстановления с использованием монокультурного, смешанного и поликультурного метода трех видов кораллов, а именно: Acropora, Platygyra и Pavona. Три отобранных вида включают в себя различные стратегические подходы, представляющие исторических, нынешних и будущих доминирующих кандидатов в парке - Acropora, широко известная как кораллы дикобраза, быстро растут, что делает их одними из кандидатов на выживание в космосе; Platygyra, известные как мозговые кораллы, адаптивны к термальному воздействию, но страдают от биоэрозии; и Pavona, листовой коралл, с уникальной формой роста, похожей на пластину, адаптивны к седиментации. Эти виды кораллов являются смещенными фрагментами других кораллов, которые вряд ли выжили бы при отсутствии вмешательства человека, команда исследовательского проекта дала этим кораллам второй шанс на процветание. Они были высажены в июле 2020 г. и за ходом эксперимента будет вестись наблюдение в следующем году. 

Исследователи надеются, что этот новый метод создания искусственных рифов поможет более эффективно восстанавливать кораллы и поддерживать биоразнообразие, став жизненно важным вкладом в текущие глобальные усилия по спасению пострадавших систем коралловых рифов в мегаполисах.

Перевод: Хасанай Ж.

Источник: https://www.archdaily.com/947495/rethinking-artificial-reef-structures-through-3d-clay-printing