Войти
Biorock, также известный как Seacrete или Seament, является торговой маркой используется компанией Biorock, Inc. для обозначения вещества, образовавшегося в результате электроаккумуляции минералов, растворенных в морской воде. Вольф Гильберт разработал процесс и запатентовал его в 1979 году. Строительный процесс, получивший в народе название аккреция, не следует путать с Biorock очисткой сточных вод. В процессе строительства биорока выращиваются цементные инженерные конструкции конструкции и морские экосистемы, часто для марикультуры кораллов, устрицы, моллюски, лобстеры и рыба в соленой воде. Он работает путем пропускания небольшого электрического тока через электроды в воде. Структура растет более или менее без ограничений, пока течет ток.
Арагонит в трубе Искусственные рифы строились с 1950-х годов с использованием материалов включая затонувшие корабли, бетонные блоки и списанные шины. Однако в большинстве этих планов не было предусмотрено место обитания кораллов. Самый известный пример: шины были пристегнуты ремнями у берега Форт-Лодердейла и стали экологической катастрофой. Некоторые искусственные рифы удалось создать, но большинство из них остаются относительно бесплодными по сравнению с естественными рифами.
Технология Biorock возникла в результате экспериментов 1970-х годов, когда Гильбертц изучал, как растут ракушки и рифы, пропуская электрические токи через соленую воду. В 1974 году он обнаружил, что при электролизе соленой воды , карбонат кальция (арагонит ) соединяется с магнием, хлоридом и гидроксил ионы для медленной аккреции вокруг катода, в конечном итоге покрывая электрод материалом, аналогичным по составу оксихлорид магния цементы и прочный, как бетон. Со временем катодная защита заменяет отрицательный хлорид-ион (Cl-) растворенным бикарбонатом (HCO3-) для отверждения покрытия до смеси гидромагнезита - арагонита с газообразным кислород, выделяющийся через пористую структуру. Более поздние эксперименты показали, что покрытия могут утолщаться со скоростью 5 см в год. Пока течет ток, структура продолжает расти и укрепляться. В случае повреждения он самовосстанавливается, что делает его особенно полезным в качестве замены бетона в труднодоступных местах. Высокий уровень растворенного кислорода делает его особенно привлекательным для морских организмов, особенно для плавниковых рыб.
Первоначально Гильберт называл свое изобретение, на которое он получил несколько патентов, кратко подводное образование минералов. Первоначальный план Гильберца состоял в том, чтобы использовать эту технологию для выращивания недорогих конструкций в океане для развивающихся стран. Он также предвидел строительство крупных аквадинамических OTEC установок преобразования тепловой энергии океана как для выработки энергии, так и для производства водорода, аммиака и гидроксид магния. Это привело к тому, что процесс строительства практически не зависел от наземных ресурсов.
Его внимание сместилось на коралловые рифы после встречи с Томасом Дж. Горо в 1980-х. Они сформировали партнерство. Горо продолжил работу над технологиями биороков и восстановлением коралловых рифов после смерти Гильберца в 2007 году. Поскольку в процессе производства биороков используются такие простые материалы, формы электродов могут быть сконструированы так, чтобы имитировать естественные рифы. Поскольку объединенное гидратированное оксихлорид магния, брусит (гидроксид магния) - позже гидромагнезит (хлоркарбонат магния) и арагонит (карбонат кальция) образует покрытие, которое так похоже на естественный риф субстрат, кораллы легко переходят на биороковые рифы. Кораллы процветают в электрифицированной и насыщенной кислородом среде рифа. Одним из ярких примеров является Мальдивы во время потепления 1998 года, во время которого выжило менее 5% естественных рифовых кораллов. На биороковых рифах процветало 80% кораллов.
Вместе с другими Гильбертц и Горо совершили две экспедиции на берег Сая-де-Мальха в 1997 и 2002 годах. Используя технологию биорока, они попытались вырастить искусственный остров вокруг стальных конструкций, прикрепленных к морскому дну. Как «Seacrete» этот процесс был опубликован в 1992 году в книге футурологии, Проект тысячелетия. Автор Маршалл Сэвидж повторил ранее высказанное Гильберцем предложение о том, чтобы проводящий металл магний извлекался из океанской воды и чтобы в этом процессе использовалось электричество от преобразования тепловой энергии океана. В 2012 году Горо и Роберт К. Тренч в сотрудничестве с Горо опубликовали работы о том, как Biorock может создавать строительные материалы, а также восстанавливать поврежденные экосистемы.
Применение Электрический ток низкого напряжения (безопасный для пловцов и морской флоры и фауны), подаваемый на погруженную проводящую структуру, вызывает осаждение растворенных минералов в морской воде, в основном кальций, магний и бикарбонат, и их прилипание к этой структуре. В результате получается композит из брусита гидромагнезита и известняка с механической прочностью, аналогичной бетону. Полученный из морской воды, этот материал похож на состав естественных коралловых рифов и песчаных пляжей.
Недавно построенный риф Биорока, созданный Gili Eco Trust в Индонезии.Чтобы построить риф биорока, сварной, электропроводящий каркас, часто изготавливается из строительной стали арматуры или проволочной сетки, погружается в воду и прикрепляется к морскому дну. Применяется постоянный ток низкого напряжения. Это инициирует электролитическую реакцию, в результате которой в структуре осаждаются минеральные кристаллы, встречающиеся в природе в морской воде, в основном карбонат кальция и гидроксид магния.
В течение нескольких дней структура приобретает беловатый вид, так как покрывается осажденными минералами, которые добавляют жесткости и прочности. Электрические поля, а также тень и защита, обеспечиваемая каркасом из металла / известняка, привлекают колонизаторов морских обитателей, включая рыб, крабов, моллюсков, осьминогов, омаров и морских ежей.
Когда структура установлена и минералы начинают покрывать поверхность, начинается следующий этап строительства рифа. Дайверы пересаживают фрагменты кораллов с других рифов, прикрепляя их к каркасу ковчега. Сразу же эти кусочки коралла начинают прикрепляться к сросшемуся минеральному субстрату, и из-за выделившегося кислорода и электрохимически облегченной аккреции растворенных ионов, таких как бикарбонат, начинают расти - обычно в три-пять раз быстрее, чем обычно. Вскоре риф приобретает вид и полезность естественной рифовой экосистемы, а не искусственной.
Образцы биорока имеют диапазон прочности на сжатие от 3720 до 5350 фунт-сила / дюйм² (от 26 до 37 МПа ) - для сравнения: бетон, обычно используемый на тротуарах, имеет прочность около 3500 фунтов силы / дюйм² (24 МПа).
Основные компоненты биорока включают гидроксид магния и карбонат кальция. Этот состав в основном является результатом ионного состава морской воды. На один киловатт-час электроэнергии накапливается от 0,4 до 1,5 кг (от 0,9 до 3,3 фунта ) биорока, в зависимости от таких параметров, как глубина, электрический ток, соленость и температура воды температура.
В одном исследовании развитие Porites сравнивали между колониями с электрическим полем и без него в течение 6 месяцев. Электрическое поле было устранено через 6 месяцев. Продольный рост был относительно высоким при наличии поля, но впоследствии снизился. Различия в росте были значительными только в течение первых 4 месяцев. Различия в росте в обхвате были значительными в первые месяцы. Обработанные кораллы выживают в большей степени.
Biorock ускоряет рост коралловых рифов в пять раз и восстановление физических повреждений в 20 раз. Скорость роста можно варьировать, изменяя количество тока, протекающего в конструкции. Biorock может способствовать росту и отрастанию кораллов даже при стрессе окружающей среды, таком как повышение температуры океана, болезни, а также питательные вещества, отложения и другие виды загрязнения. При смешивании со строительными агрегатами он может строить компоненты на морском дне или на суше. Биорок представляет собой единственный известный метод, который может поддерживать и выращивать естественные виды кораллов, используя только основные проводящие элементы, обычно из обычного металла, такого как сталь.
Электролиз биороковых рифов усиливает рост кораллов, их воспроизводство и способность сопротивляться экологический стресс. Виды кораллов, которые обычно встречаются на здоровых рифах, имеют большое преимущество перед сорными организмами, которые часто разрастаются на рифах, подвергшихся стрессу.
Рифы биорока быстро растут и укрепляются с возрастом. Таким образом, они имеют большой потенциал для многих применений, таких как создание волноломов. Если волны или сталкивающиеся корабли вызывают повреждение, возобновление нарастания заставляет их до некоторой степени самовосстанавливаться.
Biorock является рентабельным, требует только металлических стержней или аналогичных материалов и электричества. В то время как электричество, получаемое из ископаемого топлива, генерируется CO2, в проектах с биороками часто используются возобновляемые солнечная энергия, энергия ветра, приливная энергия или мощность волны. Полученный материал во многих местах дешевле, чем бетонные блоки, в зависимости от затрат на электроэнергию и транспортировку цемента.
Конструкции из биорока могут быть построены любого размера и формы, в зависимости только от физического состояния морского дна, волн, течения. энергия и строительные материалы. Они хорошо подходят для удаленных объектов третьего мира, где нет экзотических строительных материалов, строительного оборудования и, соответственно, квалифицированной рабочей силы.
Структуры биорока чрезвычайно эффективны для предотвращения эрозии пляжей и восстановления уже разрушенных пляжей. Береговые линии очень чувствительны к спаду и потере пляжей из-за изменения климата, вызывающего повышение уровня моря и все более частые и сильные штормы. В традиционных методах борьбы с этим используются большие конструкции, такие как волноломы, которые предназначены для отражения волн, тем самым предотвращая эрозию. Однако этот метод проблематичен и действительно способствует эрозии пляжа. Когда каждая волна падает, сила, которую она оказывает на конструкцию, удваивается из-за изменения направления вектора направления волны на противоположное. Эта отраженная волна затем уносит песок у основания конструкции обратно в море. Это повторяется до тех пор, пока конструкция не выкапывается и не падает или не ломается. Природные рифы предотвращают эрозию, рассеивая около 97% энергии волн, и растут пляжи, откладывая скелеты мертвых кораллов и водорослей. Структуры Biorock Anti-Wave (BAW) имитируют эти естественные рифы, извлекая их выгоду и решая некоторые из проблем, с которыми они сталкиваются при рассеивании штормов. Структуры BAW могут быть построены в форме перевернутой волны для обеспечения оптимального рассеивания волны. Кроме того, самовосстановление Biorock гарантирует, что сооружения выдержат даже самые разрушительные штормы.
Структуры BAW в Терксе и Кайкосе пережили два сильнейших урагана в истории островов, которые произошли с интервалом в три дня и повредили или разрушили 80% зданий на острове. Было замечено, что песок скапливается вокруг оснований структур биорокского рифа.
На Мальдивах в 1997 году конструкции BAW помогли спасти несколько зданий, в том числе гостиницу, которые рисковали смыть из-за тяжелой эрозия пляжа. Была построена 50-метровая структура BAW, которая стабилизировала и в конечном итоге обратила вспять эрозию за несколько лет, даже позволив пляжу пережить цунами в 2004 году
В то время как структуры Biorock дают прекрасные результаты, для их поддержания требуется постоянная мощность. На Мальдивах несколько рифов Биорока успешно пережили обесцвечивание в 1998 году, в результате которого погибли почти все дикие кораллы, но затем они были отключены от электричества. Они прожили до 2016 года, когда их всех убило еще одно событие обесцвечивания.
Электрическое поле, которое производит Биорок, до сих пор известно как безопасное для дикой природы, однако это не означает, что оно не влияет на дикую природу. Исследование, проведенное на Багамах в 2015 году, показало, что электрическое поле удерживает акул, в частности бычьей акулы и карибской рифовой акулы, от купания и кормления в этом районе. Считается, что электрическое поле влияет на акул из-за их электрорецепционных способностей, однако виды с аналогичными способностями, такие как штанга и бермудский голавль, не были
По состоянию на 2011 год проекты по созданию биороковых коралловых рифов были реализованы более чем в 20 странах, в Карибском бассейне, Индийском океане, Тихий океан и Юго-Восточная Азия. Один проект расположен на одной из самых удаленных и неизведанных рифовых областей мира, Saya de Malha Bank в Индийском океане. Другие проекты по производству биорока находятся в Французской Полинезии, Индонезии, Мальдивах, Мексике, Панаме, Папуа-Новая Гвинея, Сейшельские Острова, Филиппины и Таиланд. В Индонезии больше всего проектов по биорокам, с участками около полдюжины островов, включая два крупнейших в мире проекта восстановления рифов: Пемутеран с Каранг-Лестари и острова Гили с Gili Eco Trust. Проекты, связанные с биороками, не связанными с кораллами, были реализованы в таких местах, как залив Баратария, Галвестон, водоросли в устричных рифах и солончаках в Нью-Йорке, в Порт-Аранзас и в Св. Croix.
На острове Ваббинфару на Мальдивах на морском дне была закреплена 12-метровая двухтонная стальная клетка под названием Lotus. По состоянию на 2012 год кораллы были настолько многочисленными, что клетку было трудно различить. Эль-Ниньо 1998 года уничтожил 98% рифов вокруг Ваббинфару. Абдул Азиз, возглавлявший проект Ваббинфару, сказал, что рост кораллов на структуре до пяти раз выше, чем в других местах. Во время потепления 1998 года был установлен прототип устройства меньшего размера, и более 80% его кораллов выжили, по сравнению с 2% в других местах. Однако в проект больше не подается электричество, что делает его уязвимым для следующего цикла обесцвечивания.
Координаты : 37 ° 47′00 ″ N 10 ° 46′00 ″ E / 37,7833 ° N 10,7667 ° E / 37,7833; 10.7667
