3D打印人工珊瑚礁的大胆计划

受到古罗马建筑材料在海水中卓越耐用性的启发，德克萨斯大学阿灵顿分校的土木工程研究人员正在尝试通过开发 3D 打印材料来复制罗马混凝土，以恢复受损或濒临死亡的珊瑚礁。

土木工程系副教授 Warda Ashraf 将领导一个由国家科学基金会 (NSF) 200 万美元拨款资助的多学科团队，旨在建造 3D 打印的人工鱼礁。该团队的项目名为“通过 3D 打印珊瑚礁实现碳封存和海岸恢复力”，是 NSF 研究和创新新兴前沿项目的一部分。

“过去几十年，人们使用的是混凝土、旧轮胎和旧船建造的人工鱼礁。但这些方法效果不佳，因为海水会分解这些材料，其中许多会造成额外的环境污染，”阿什拉夫说。“我们可以复制罗马混凝土，它的使用寿命更长，对环境也更好。

“除了提供沿海恢复力和支持海洋栖息地之外，我们还将修改储存碳的具体配方，并提供一种在海洋下永久封存数千吨碳的新途径。”

阿什拉夫说，该团队已经在墨西哥湾科珀斯克里斯蒂以南的巴芬湾安装了由重建的罗马混凝土制成的小圆柱体和立方体。她说，海洋生物喜欢它。

“我们已经在那里做了一些测试，”阿什拉夫说。“附着在新珊瑚礁上的藤壶确实抓住了它。五个月内，这些材料在海水中的强度也提高了 40% 至 50%。”

据国家海洋和大气管理局渔业和世界统计局称，该项目至关重要，因为气候变化已经损害了近 40% 的珊瑚礁及其依赖的生态系统。一些专家预计珊瑚礁将在本世纪末灭绝。珊瑚礁在从大气中分离二氧化碳以及保护沿海地区免受飓风和洪水等极端事件影响方面发挥着至关重要的作用。

Ashraf 是多学科团队的首席研究员，该团队还包括UT 阿灵顿生物学教授Laura Mydlarz和UT 阿灵顿土木工程助理教授Adnan Rajib 。

Mydlarz 是珊瑚礁专家，他将研究人工鱼礁材料是否可以与天然珊瑚礁共存，以及新珊瑚如何与人工鱼礁发生反应和生长。拉吉布的专业知识是基于自然的气候解决方案。他将开发一个沿海水动力模型，以确定人工鱼礁的大小以及它们如何减少海平面上升和沿海洪水的影响。来自德克萨斯大学达拉斯分校和德克萨斯农工大学学院站的研究人员也将参与该项目。

阿什拉夫此前曾获得两项国防高级研究计划局 (DARPA) 的奖金，总额约为 74 万美元，用于研究耐用海洋混凝土。2020 年，她获得了DARPA 青年教师奖，该奖支持开发模仿罗马混凝土的水泥材料。她还因在现场环境中测试这些材料的性能而获得了2022 年 DARPA 董事奖。

土木工程系系主任、Syed Qasim 教授 Melanie Sattler 博士表示，Ashraf 的工作是跨校园开展节约自然资源项目的一个特殊例子。

“她的工作令人震惊，”萨特勒说。“这个人工鱼礁为整个世界带来了巨大的希望。”

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