瓷砖上长出的珊瑚礁,看3D打印如何帮助拯救香港的珊瑚礁

3D打印资讯
2021
09/14
22:02
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导读:香港被誉为水泥森林,但很少有人知道,香港也是亚洲生物多样性最丰富的城市之一,拥有比加勒比海更多的硬珊瑚物种。但是这些珊瑚正受到污染和快速城市发展的威胁,针对这类棘手的生态问题,ArchiREEF,一家来自香港大学的衍生公司,宣称他们有一个解决方案——”3D打印的瓷砖“,旨在帮助珊瑚生长和恢复海洋生物生态。这家公司由海洋生物学贝克教授(DavidBaker)和博士生余文乐(Vriko Yu)在2020年共同创立,希望它能帮助珊瑚 "更有弹性 "地应对气候变化。

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△海底的珊瑚礁生态群

礁岩底部生态

珊瑚礁通常被发现于温暖的浅水区,覆盖了不到1%的海底,但却承载了超过25%的海洋生物。珊瑚是一种无脊椎动物,生活在形成珊瑚礁的巨大水下群落中,在香港已经存在了数千年,但污染和珊瑚开采已经使其数量减少。

自2016年以来,贝克和余文乐与渔农自然护理署(AFCD)合作,一直试图在海下湾海洋公园恢复珊瑚。海下湾现在是一个受保护的海岸保护区,位于香港的北部,曾经是为建筑材料开采珊瑚的地方。贝克说,这对恢复造成了很大的障碍,因为海底的硬底已经被挖走了,"只剩下沙子和瓦砾。

研究团队需要创造一个新的 "海底",让珊瑚在上面生长。通过与香港大学的建筑系合作,他们开始利用大学的3D打印设施开发一个人工珊瑚礁。这个人工珊瑚礁是由大约两英尺宽的瓷砖制成的,模仿了被称为 "脑珊瑚 "的platygyra的自然形状。,Yu表示这是它扭曲的 "山谷"吸引着海洋生物,它们在这里可以筑巢或躲避捕食者。

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△生活在ArchiREEF位于香港海下湾海洋公园的粘土礁瓦片试验场的墨鱼。Vriko Yu

一旦瓦片放入水中,团队就用无毒的胶水将小珊瑚粘在瓷砖上。瓦片的形状有助于珊瑚向上生长,吸引海洋生物在珊瑚礁中建造它们的家园。2020年夏天,130多块这样的瓷砖被安装在海河湾海洋公园的海底,ArchiREEF由此诞生。

修复工作的商业化

3D打印的瓷砖只是ArchiREEF商业模式的一个小部分。在吸引企业客户和政府赞助修复项目后,ArchiREEF将确定一个修复地点,安装珊瑚礁瓷砖,并继续管理该地点达五年之久,监测珊瑚礁的生长和生物多样性。

传统的人工鱼礁,如沉没的混凝土结构,往往取代了珊瑚作为海洋生物栖息地的功能,Yu说,而ArchiREEF希望为珊瑚的生长提供一个 "基础"。最终,珊瑚将足够强大,可以在没有瓷砖的情况下支持自己--然后瓷砖可能被潜水员打碎,或者自然侵蚀。

贝克说,ArchiREEF可以帮助珊瑚在完全消失的地区重新生长,这种情况正变得越来越普遍:科学家们预测,在未来20年里,海洋温度的升高和越来越酸的海水可能会破坏全球90%的珊瑚礁。

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一名潜水员将3D打印的陶土瓦片放在海底。来源:CNN

一种 "创新"方法

香港中文大学的珊瑚恢复研究人员Pui Yi Apple Chui说:“诸如澳大利亚的Reef Design Lab和D-Shape等公司以前曾使用3D打印技术来创建水下栖息地,但是archiREEF使用粘土这种无毒的天然材料是绝对创新的。“

与混凝土不同,粘土是微酸性的,就像珊瑚一样,与真正的珊瑚礁有着相似的化学构成。3D打印技术还提供了无限的定制,香港大学的建筑师们说,这使他们能够为珊瑚创造更多的生长空间,并通过定制设计来对抗特定的环境问题。

然而,Chui还补充说,人们需要对修复工作持 "现实态度",并考虑技术的成本和可及性。她说,像香港这样的地方还需要更多关于保护工作成效的数据,然后才能以一种有意义的方式扩大规模。"修复应该是最后的手段;我们应该在修复之前进行保护。"

惠及大众的生态保护

拯救这些珊瑚礁可以帮助维持地球的水下生态系统,如海草草甸,它们从珊瑚礁中受益,也是重要的碳储存载体。珊瑚礁也有经济利益。根据全球珊瑚礁基金2021年的一份报告,珊瑚礁通过旅游业和商业渔业等沿海产业支持了约10亿人的生活,并为沿海地区提供风暴防御。

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化石证据表明珊瑚在香港已经生活了几千年

ArchiREEF在扩大规模之前仍有一段路要走。该团队将对海河湾的试验场地至少再观察两年,以确保珊瑚继续茁壮成长,并在自然灾害(如台风)中幸存。然而,俞敏洪说,到目前为止,试验场的结果是有希望的:在前六个月的观察中,与传统的人工珊瑚礁相比,在粘土砖上存活的珊瑚多了四倍。

另外10个试验点已经在计划之中,这家初创公司将利用这些试验点来完善3D打印工艺,并探索替代材料,因为生产粘土是能源密集型的,并产生大量的二氧化碳。

虽然archiREEF目前的重点是政府和大型企业客户,但它希望有一天也能让个人参与其项目。Yu说:"恢复工作目前仅限于保护科学家,但如果我们谈论的是利益相关者,那就是所有人。”


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