3D打印在保護(hù)海洋方面的作用
魔猴君 3D潮流 69天前
海洋的健康對于地球的福祉至關(guān)重要。然而,它們面臨著越來越多的挑戰(zhàn):氣候變化導(dǎo)致的變暖和酸化、導(dǎo)致海洋生物窒息的塑料污染、棲息地破壞、海平面上升和不可持續(xù)的捕撈方式。所有這些問題都會削弱海洋生態(tài)系統(tǒng),危及物種,擾亂依賴海洋健康的沿海經(jīng)濟(jì)。需要立即采取解決方案來減輕這些影響并為子孫后代保護(hù)我們的海洋資源。
其中許多問題都是人為的——例如,沿海開發(fā)和底拖網(wǎng)捕撈等活動造成的棲息地破壞,以及過度捕撈造成的魚類種群減少。氣候變化和極地冰融化導(dǎo)致海平面上升的威脅也是沿海社區(qū)的主要擔(dān)憂。無論如何,很明顯,普遍存在的問題威脅著海洋生物多樣性并影響世界各地的沿海社區(qū)。幸運(yùn)的是,面對這些挑戰(zhàn),3D打印等創(chuàng)新技術(shù)正在成為海洋保護(hù)斗爭中的有用工具。
圖片來源:BBC
3D打印提供了獨(dú)特的解決方案來應(yīng)對這些海洋可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)。與經(jīng)常產(chǎn)生大量浪費(fèi)的傳統(tǒng)制造方法不同,3D打印可以實(shí)現(xiàn)精確、個性化的生產(chǎn)。這激發(fā)了人們對使用增材制造和其他3D技術(shù)(例如3D掃描)來解決環(huán)境問題(包括海洋問題)的興趣。通過轉(zhuǎn)向增材制造,不同的團(tuán)體不僅找到了解決海洋保護(hù)問題的創(chuàng)造性方法,而且還能夠以更環(huán)保的方式做到這一點(diǎn)。
珊瑚礁恢復(fù)
珊瑚礁是地球上生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)之一。然而,它們?nèi)找媸艿綒夂蜃兓?、污染和物質(zhì)損害的威脅。將3D打印集成到珊瑚礁修復(fù)中是減輕這些威脅的一種有前途的方法。D-Shape和Archireef等公司是這方面的專家,他們使用3D打印來創(chuàng)建模仿天然珊瑚構(gòu)造的人工魚礁結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)為海洋生物提供了重要的棲息地,并促進(jìn)珊瑚幼蟲的生長,從而促進(jìn)珊瑚礁的恢復(fù)和恢復(fù)力。增材制造可以在減輕珊瑚礁威脅方面發(fā)揮作用,自2001年以來,14%的珊瑚礁已經(jīng)消失。
照片來源:Kind Designs
事實(shí)上,創(chuàng)造新的珊瑚礁是一項(xiàng)極其重要的使命。珊瑚礁的破壞意味著整個生態(tài)系統(tǒng)的死亡,導(dǎo)致一些動物的滅絕,給地球帶來長期后果,包括醫(yī)療保健方面的挫折。然而,重建珊瑚礁很困難,因?yàn)樗鼈儽仨毾褡匀簧汉鹘敢粯佑形Α_@就是增材制造發(fā)揮作用的地方。
增材制造提供的靈活性和幾何復(fù)雜性使得能夠創(chuàng)建比傳統(tǒng)方法更有趣和動態(tài)的結(jié)構(gòu)。此外,由于珊瑚礁的破壞是一個環(huán)境問題,許多人都被3D打印所吸引,它可以用赤土等天然材料來創(chuàng)建珊瑚礁,同時減少浪費(fèi)。這些是該領(lǐng)域采用3D打印的主要原因。
通過增材制造恢復(fù)珊瑚礁還可以用于其他目的。例如,總部位于邁阿密的科技公司Kind Designs已轉(zhuǎn)向使用3D打印來修復(fù)珊瑚礁。然而,它的與眾不同之處在于,它以創(chuàng)新的方式應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)來同時應(yīng)對多種環(huán)境挑戰(zhàn)。
意識到海岸侵蝕和海洋生物多樣性下降帶來的雙重威脅,Kind Designs開發(fā)了一種革命性的解決方案:3D打印活海堤。與經(jīng)常加劇環(huán)境退化的傳統(tǒng)混凝土海堤不同,Kind Designs的活海堤提供了抵御海平面上升的強(qiáng)大屏障,同時充當(dāng)動態(tài)海洋生態(tài)系統(tǒng),類似于珊瑚礁。這些海堤旨在模仿紅樹林根等自然海洋棲息地,為各種水生物種提供庇護(hù)和繁殖地,有助于增強(qiáng)生態(tài)恢復(fù)力。
Kind Designs設(shè)計的活堤(圖片來源:Kind Designs)
Kind Designs創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Anya Freeman補(bǔ)充道:“這些墻在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)海堤相同:相同的PSI、相同的加固和相同的安裝方法。然而,由于仿生學(xué)的材料成分和設(shè)計原理,這些墻也可以充當(dāng)海洋棲息地。它們具有大型洞穴,可以保護(hù)海洋生物免受捕食者的侵害,其粗糙度和紋理非常適合小生物附著和生長,即使在極端天氣情況下也是如此。
這些堤壩的另一個特點(diǎn)是它們由不含金屬或氯化物的專有材料混合物建造而成。它確保有害化學(xué)物質(zhì)不會滲入海洋,這與傳統(tǒng)的海堤形成鮮明對比,傳統(tǒng)的海堤會隨著時間的推移而退化,造成環(huán)境風(fēng)險并導(dǎo)致棲息地喪失。“我們的材料已成功用于人工魚礁項(xiàng)目,甚至飲用水水庫。盡管我們剛剛開始安裝它們,但我們擁有該材料多年來在其他海洋和環(huán)境應(yīng)用中使用的歷史數(shù)據(jù),”Anya Freeman解釋道。
3D打印并不是唯一可用于保護(hù)珊瑚的技術(shù):3D掃描可提供有關(guān)水下生態(tài)系統(tǒng)的詳細(xì)信息,進(jìn)一步加強(qiáng)海洋保護(hù)工作。例如,Artec 3D的Spider 3D掃描儀正在徹底改變科學(xué)家研究珊瑚礁的方式。通過創(chuàng)建精確的珊瑚結(jié)構(gòu)3D模型,研究人員可以以前所未有的精度跟蹤不斷變化的生長模式、形態(tài)和總體健康狀況。
Spider 3D掃描儀(照片來源:Artec 3D)
“憑借藍(lán)光技術(shù),高分辨率Artec Spider可保證最佳的掃描質(zhì)量。它非常適合以堅(jiān)定的精度和鮮艷的色彩捕捉小物體或復(fù)雜的細(xì)節(jié)?!盇rtec 3D創(chuàng)始人兼首席體驗(yàn)官Sergey Sukhovey說道。這種能力對于量化溫度變化和污染等環(huán)境壓力因素對珊瑚恢復(fù)能力的影響非常寶貴。
正如Sergey Sukhovey在討論牙簽和針方法等方法時所強(qiáng)調(diào)的那樣,Spider的非侵入性掃描方法最大限度地減少了對海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞。這種方法允許掃描整個珊瑚而無需重新定位它們,這進(jìn)一步保護(hù)了它們脆弱的結(jié)構(gòu)。最終,它使研究人員能夠通過測量珊瑚尺寸來量化隨時間的變化,從而為珊瑚礁的可持續(xù)管理和保護(hù)提供重要信息。
他補(bǔ)充道:“吉森大學(xué)的3D掃描儀能夠促進(jìn)這項(xiàng)研究對于海洋可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要,因?yàn)樵跉夂蜃兓?、過度捕撈和污染等無情的環(huán)境壓力下,地球上超過50%的珊瑚礁已經(jīng)消失。在20世紀(jì)50年代留下的人中,高達(dá)90%可能無法在接下來的100年中生存。如果所有的珊瑚都死了,魚也會死?!?/span>
海洋垃圾的清除和回收
除了對珊瑚礁的破壞之外,海洋中無處不在的塑料垃圾對海洋生物和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了另一個重大威脅。每年有超過1600萬噸塑料和其他海洋垃圾進(jìn)入海洋生態(tài)系統(tǒng),保護(hù)海洋的需求變得前所未有的緊迫。
幸運(yùn)的是,像Fishy Filaments這樣的初創(chuàng)公司正在解決這個問題,將廢棄的漁網(wǎng)變成高質(zhì)量的尼龍絲。漁網(wǎng)通常由尼龍單絲制成,對世界漁具做出了重大貢獻(xiàn),但由于其持久性和影響而造成環(huán)境問題。
照片來源:奧利弗·雷德利項(xiàng)目
Fishy Filaments創(chuàng)始人Ian Falconer解釋道:“我們并不是真正的3D打印公司。我們是一家回收基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)商,擁有一套能夠在超本地規(guī)模上運(yùn)營并生產(chǎn)特定材料的技術(shù)。這種規(guī)模非常適合3D打印,而尼龍6材料很早就成為3D打印世界的一部分。?
Fishy Filaments通過使港口一級的回收經(jīng)濟(jì)可行來提供基本服務(wù)。目標(biāo)是“使?jié)O具的良好管理有利可圖”,使當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)從回收工作中受益。其再生尼龍材料OrCA旨在打破中小型制造技術(shù)的界限。通過這樣做,他們減少了塑料廢物對環(huán)境的影響,并支持傳統(tǒng)和增材制造行業(yè)的可持續(xù)實(shí)踐。
Fishy Filaments的OrCA細(xì)絲(照片來源:Fishy Filaments)
Ian Falconer繼續(xù)說道:“我們將提供所謂的縮放技術(shù)。我們的目標(biāo)是取代單一、集中、碳效率低的塑料回收工廠,這些工廠每年只能回收全球使用的尼龍單絲網(wǎng)的15-20%。通過將經(jīng)濟(jì)平衡轉(zhuǎn)向漁業(yè)社區(qū),目標(biāo)是確保凈回收在港口層面有利可圖。通過對良好的漁具管理收費(fèi),健康的社區(qū)有能力擁有和管理這些基礎(chǔ)設(shè)施,以謀求自身利益。?
這種方法不僅有助于應(yīng)對廢棄、丟棄或丟失的漁具對環(huán)境的影響,而且還能提高沿海社區(qū)的經(jīng)濟(jì)復(fù)原力。該公司根據(jù)大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和政府機(jī)構(gòu)的利益與大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和政府機(jī)構(gòu)廣泛合作,推進(jìn)海洋保護(hù)和回收技術(shù)。這些伙伴關(guān)系有助于政策討論和創(chuàng)新,促進(jìn)漁業(yè)及其他領(lǐng)域的可持續(xù)實(shí)踐。
照片來源:魚絲
未來,Fishy Filaments打算通過擴(kuò)大其回收技術(shù)和產(chǎn)品范圍來增強(qiáng)其影響力。“我們的使命是通過資源節(jié)約型制造減少全球碳排放。作為一種不斷發(fā)展的制造技術(shù),增材制造是一個關(guān)鍵的客戶群,它具有獨(dú)特的優(yōu)勢,可以相對輕松地從一種材料過渡到另一種材料。我們需要理解并幫助技術(shù)用戶在設(shè)計層面做出有利于環(huán)境的選擇。如果我們不這樣做,我們將被迫提供維多利亞時代的高廢物大規(guī)模生產(chǎn)和劣質(zhì)成品處理模式。一般來說,作為一家公司,我們希望為海洋提供可用且可見的積極選擇。?
使用3D打印實(shí)現(xiàn)可持續(xù)海鮮創(chuàng)新
珊瑚修復(fù)和回收并不是3D打印對海洋保護(hù)的唯一好處。它還被用來解決海洋面臨的最大問題之一:過度捕撈。
眾所周知,全球?qū)ur的需求繼續(xù)給海洋資源帶來壓力,促使人們尋找替代蛋白質(zhì)來源并采用可持續(xù)的飲食習(xí)慣。世界銀行報告稱,超過90%的魚類資源被過度捕撈,近幾十年來,消費(fèi)量的增加導(dǎo)致需求量最大的魚類數(shù)量下降到50%以下。3D打印技術(shù)能夠生產(chǎn)復(fù)制傳統(tǒng)海鮮的質(zhì)地和營養(yǎng)成分的植物性海鮮替代品,從而促進(jìn)該領(lǐng)域的創(chuàng)新。
Revo Foods魚片(照片來源:Revo Foods)
Revo Foods等公司正在利用3D打印推進(jìn)植物性魚片和海鮮替代品的開發(fā)。這些產(chǎn)品使用植物蛋白和天然香料等成分,為消費(fèi)者提供傳統(tǒng)海鮮消費(fèi)的可持續(xù)且合乎道德的替代品,為海洋保護(hù)工作做出貢獻(xiàn)。3D打印技術(shù)的可擴(kuò)展性使得這些產(chǎn)品能夠大規(guī)模生產(chǎn),減少對魚類種群的依賴,并緩解對海洋生態(tài)系統(tǒng)的壓力。該公司表示:“我們的使命是通過開發(fā)現(xiàn)代食品加工技術(shù),使食品生產(chǎn)更加靈活和可持續(xù)?!?/span>
Revo Foods的旗艦產(chǎn)品之一是菲力植物替代品,主要由真菌蛋白制成。這種被稱為“發(fā)酵超級食品”的創(chuàng)新成分具有完整的氨基酸特征,使其成為可持續(xù)且營養(yǎng)豐富的蛋白質(zhì)來源。這種替代品有望提供一種可持續(xù)的蛋白質(zhì),可以模仿魚片的質(zhì)地和味道,而不會對環(huán)境造成影響。Revo Foods首席執(zhí)行官Robin Simsa強(qiáng)調(diào)了這種替代品的優(yōu)點(diǎn),并解釋說:“真菌蛋白的倍增時間僅為5小時,因此它確實(shí)是可持續(xù)食品供應(yīng)的超級蛋白質(zhì)?!?/span>
Revo Foods的各種3D打印魚類食譜,包括鮭魚、金槍魚及其菲力牛排食譜。(照片來源:Revo Foods)
此外,Robin Simsa還強(qiáng)調(diào)了3D食品結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,特別是對于創(chuàng)建具有新功能的復(fù)雜、更高水平的產(chǎn)品而言,他表示:3D食品結(jié)構(gòu)為具有新功能的復(fù)雜、更高水平的產(chǎn)品帶來了重大優(yōu)勢。例如,通過以我們選擇的形狀或結(jié)構(gòu)組合兩種不同的成分,我們可以創(chuàng)造出消費(fèi)者以前從未嘗過的全新口感和纖維質(zhì)地。這確實(shí)令人興奮,因?yàn)橹挥懈玫漠a(chǎn)品,我們才能說服消費(fèi)者給這些產(chǎn)品一個機(jī)會?!边@種能力使他們能夠創(chuàng)造出質(zhì)地和味道與傳統(tǒng)魚類接近的植物性海鮮產(chǎn)品,鼓勵消費(fèi)者采用可持續(xù)的食品選擇。
Revo Foods計劃在幾個月內(nèi)通過其首個生產(chǎn)設(shè)施展示其技術(shù)的可擴(kuò)展性,該生產(chǎn)設(shè)施預(yù)計將于2024年8月投入運(yùn)營。該公司正準(zhǔn)備很快在市場上推出其先進(jìn)產(chǎn)品新Filet 2.0。時間稍后。此外,他們并不是該領(lǐng)域唯一展示增材制造巨大潛力的公司,可以通過為客戶提供替代方案來幫助解決過度捕撈相關(guān)問題。
海洋保護(hù)的未來:3D打印與協(xié)作
展望未來,3D打印等新興技術(shù)的整合,加上各領(lǐng)域加強(qiáng)的合作伙伴關(guān)系,將為推進(jìn)海洋可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)帶來巨大希望。Kind Designs、Artec、Fishy Filaments和Revo Foods(以及其他許多公司)等公司的努力證明了3D打印在解決各種環(huán)境挑戰(zhàn)方面的潛力,包括棲息地恢復(fù)和用于可持續(xù)食品生產(chǎn)的廢物回收塑料。這些技術(shù)不僅提供了直接的解決方案,還為海洋保護(hù)的長期戰(zhàn)略鋪平了道路。
通過繼續(xù)開發(fā)和實(shí)施這些尖端解決方案,3D打印可以在保護(hù)和恢復(fù)海洋方面取得重大進(jìn)展,確保海洋生態(tài)系統(tǒng)和依賴海洋生態(tài)系統(tǒng)的社區(qū)擁有更健康、更有彈性的未來。隨著協(xié)作和技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展,可持續(xù)和有效的海洋管理的潛力變得越來越容易。
編譯整理:3dnatives