3D 打印混凝土人工鱼礁，帮助修复海洋珊瑚礁生态环境

2024年3月7日，南极熊获悉，佛罗里达州的海洋生态环境保护团队通过将3D 打印的人工鱼礁部署在德斯坦-沃尔顿堡海滩沿岸，以帮助海洋栖息地的恢复和保护工作。

该项目由奥卡卢萨海岸资源团队管理，将 25 个混凝土模块沉入海湾海底，在 60 至 90 英尺的深度创造了新的海洋生态系统。佛罗里达州的鱼类和野生动物保护委员会提供 126 万美元资助了这一计划，该计划也是自然资源损害评估人工鱼礁创建和恢复项目的一部分，该项目利用了来自BP石油泄漏恢复的资金用于生态恢复项目。项目团队指出，这是着他们从这个特定的资助机构获得的第二轮资金，他们的第一个项目已于2020年完成。

沿海资源经理亚历克斯·福格（Alex Fogg）强调了此类项目的重要性，强调其双重好处，即为潜水员和渔民提供娱乐机会，同时促进海洋栖息地恢复。此次成功部署是通过与造礁商Walter Marine和 3D 打印公司1Print 等承包商的合作实现的，1Print 开发了建造珊瑚礁的打印方法。

△部署在墨西哥湾的 3D 打印混凝土人工鱼礁模块。 照片由奥卡卢萨沿海研究团队提供。

多样化且耐用的珊瑚礁设计

福格表示他们选择了两家承包商来监督当前的珊瑚礁项目：Walter Marine 的任务是制造和部署超过 250 个混凝土模块，而 1Print 则被选中引入一种使用 3D 混凝土打印的人工鱼礁建造新方法。

1Print 此前从事房地产开发和防波堤等缓冲结构的建设，他们提出使用 3D 打印制作人工鱼礁模块，得到了热烈支持。福格与他们的团队密切合作，监督模型的设计与制造，以创建更大规模的结构，旨在打造具有复杂特征的坚固结构。

最终确定的模块长约 14 英尺，高 8英尺，宽 6 英尺，每个重约 15,500 磅。1Print 在南佛罗里达工厂的生产能力为每天 3 件，高效地生产珊瑚礁。随后，这些模块被运送到阿拉巴马州奥兰治海滩，由 Walter Marine 负责管理其投放位置。

与传统的钢筋相比，珊瑚礁在混凝土混合物中使用玻璃纤维钢筋进行加固，以提高海洋环境中的耐用性。尽管在运输过程中面临物流挑战，1Print 仍继续完善其流程，并表示有信心在未来的项目中克服这些障碍。

对于主要专注于陆地建设的 1Print 来说，涉足海洋基础设施标志着向环境保护的重大转变。珊瑚礁在生产期间高达 8 英尺，一旦定居在沙质海底，就成为有利于海洋生物定居的基础结构。

3D 打印珊瑚礁案例

3D 打印技术在珊瑚礁上的应用为定制设计、可扩展的栖息地恢复提供了机会，但也面临着耐久性、生态整合和资源需求方面的挑战。协作研究和适应性管理策略对于最大限度地发挥 3D 打印珊瑚礁作为海洋保护工作工具的有效性至关重要。之前已经开展了许多举措来探索海洋恢复的途径。

△用于珊瑚附着的三种不同类型的 3D 打印瓷砖。图片来自香港大学

去年在威尼斯举行的第 18 届国际建筑双年展上，阿卜杜拉国王科技大学(KAUST) 的研究人员展示了3D 打印珊瑚和负碳混凝土，与沙特阿拉伯的 2030 年愿景相一致。该团队的展示突出了海洋保护和可持续建设的发展，展示了PARTNA的负碳材料技术。阿卜杜拉国王科技大学的海事技术促进了珊瑚礁的恢复，解决了气候变化和人类影响造成的珊瑚退化问题。展览强调了保护海洋生态系统并将可持续实践与保护栖息地建设相结合的迫切需要。

△3D 打印珊瑚。图片来自阿卜杜勒国王科技大学

2022年5月，来自以色列顶尖大学的研究人员开发了一种用于珊瑚礁保护的新型3D打印工艺。他们与巴伊兰大学、以色列理工学院、海法大学和特拉维夫大学合作，旨在恢复全球珊瑚礁。

通过结合 3D 扫描、DNA 采样和打印算法，研究人员生产出适合特定环境的陶瓷珊瑚礁，可促进生命和生态系统的再生。与之前的方法不同，他们的方法精确地复制了自然珊瑚栖息地，解决了复杂性和物种多样性问题。他们利用来自以色列南部沿海城市埃拉特珊瑚礁的数据，创建了参数模型并打印了陶瓷珊瑚礁。