Strukturisanje umjetnih grebena pomoću 3D ispisa glinenih pločica

Koralji su temeljni za morski život. Ponekad nazivani i tropskim morskim šumama, oni čine najrazličitiji ekosistem na Zemlji. Oni služe kao utočište, uzgajalište i hranilište za desetke vrsta u moru, a njihovo odsustvo može u velikoj mjeri negativno utjecati na lokalnu biološku raznolikost. Ipak, kao što čovječanstvo zagađuje i uništava, ono također može popraviti i potaknuti stvaranje više života. Zbog toga se često navodi da olupine starih brodova ili potonule betonske konstrukcije u smislu stvaranja umjetnih grebena pružaju golem potencijal. U Hong Kongu istraživači razvijaju 3D printane strukture koristeći organske materijale koji mogu dovesti do stvaranja novih prilika za morski život.

Koraljni grebeni postoje 485 miliona godina i zauzimaju oko 284.300 km2, što je približno polovini površine Francuske. Oni pružaju sklonište za najmanje 25% svih morskih vrsta, uključujući ribu, mekušce, crve, rakove, spužve i još mnogo toga. Općenito se nalaze u toplijim, bistrijim vodama. Koraljnim grebenima širom svijeta prijeti zagađenje iz domaće kanalizacije, izlijevanje nafte u more, taloženje i prvenstveno porast okeanskih temperatura. Ova prijetnja zabrinula je ekologe širom svijeta. Na primjer, u Hong Kongu, morski park Hoi Ha Wan drži više od tri četvrtine vrsta koralja i dom je za više od 120 vrsta riba povezanih s grebenima. Međutim, postepeno pogoršanje bioerozijom tokom godina, zajedno s događajima izbjeljivanja i masovnom smrtnošću između 2015. i 2016. godine, izložilo je lokalnu zajednicu koralja riziku.

Kao odgovor na to, stvoren je istraživački projekat obnove koralja kao saradnja između Laboratorija za robotsku izradu, Arhitektonskog fakulteta Univerziteta u Hong Kongu i Swire Institut pomorskih znanosti u Hong Kongu. Projekat je naručio Odjel za poljoprivredu, ribarstvo i zaštitu (AFCD), a dio je tekuće mjere upravljanja obnavljanjem koralja u morskom parku Hoi Ha Wan u Hong Kongu. U historiji su umjetni grebeni izrađivani od zagađujućih materijala poput plastike, betona ili metala. Sada, međutim, postoje mogućnosti za korištenje ekološki prihvatljivih materijala, poput keramike i terakote. Projektni tim iz HKU koristi tehnologiju 3D ispisa za projektovanje struktura koje se mogu prilagoditi određenim lokacijama s različitim izazovima u okolišu (npr. sedimentacija), čime se poboljšava uspjeh ekološke obnove. Tim morskih biologa i arhitekata razvio je tako niz 3D printanih grebena od terakote kako bi pomogao u obnovi koralja, pružajući strukturno složene podloge u degradiranom području.

3D ispisane grebenske pločice dizajnirane su da spriječe nakupljanje sedimenta, što je jedna od glavnih prijetnji koraljnim grebenima. Prilagođeni algoritam korišten je za ispis uzoraka biomimikrije integrisanih s prostorima za osiguranje ulomaka koralja. Proizvodnja 128 komada grebenskih pločica promjera 600 mm, ukupne površine približno 40 m2, dovršena je početkom jula 2020. Ispisani su robotskom metodom 3D printa sa generičkom glinom od terakote, a zatim ispečeni na 1125 stepeni Celzijusa. Dizajn je nadahnut uzorcima tipičnim za koralje i integrisao je nekoliko performativnih aspekata koji se bave specifičnim uslovima u vodama Hong Konga. 3D printane grebenske pločice postavljene su u julu na tri odabrana mjesta unutar parka koja uključuju plažu Coral, Mjesečev otok i u zaštićenom zaljevu u blizini WWF-ovog obrazovnog centra za morski život.

Cilj ove pilot studije je istražiti uspjeh restauracije korištenjem tri vrsta koralja, a to su Acropora, Platygyra i Pavona. Tri odabrane vrste obuhvataju različite strategije, predstavljajući historijske, sadašnje i buduće dominantne kandidate u parku – Acropora, obično poznate kao koralji staghorn, brzo rastući, što ih čini konkurentnom vrstom za svemir; Platygyra, poznata kao moždani koralji, prilagodljivi toplinskom stresu, ali pate od bioerozije; i Pavona, lisnati koralji, s jedinstvenim oblikom rasta nalik pločici i prilagodljivi su sedimentaciji. Projektni tim prikupio je istisnute fragmente koralja za koje je malo vjerojatno da će preživjeti bez ikakve ljudske intervencije, i dao im je drugu priliku da uspiju. Eksermin će se  nadzirati tokom sljedeće godine.

Istraživači se nadaju da će ova nova metoda pomoći u obnavljanju koralja i učinkovitijem očuvanju biološke raznolikosti, postajući vitalni doprinos tekućim globalnim naporima za spašavanje degradiranih sistema koraljnih grebena u metropolama.

print