瓷磚上長出的珊瑚礁，看3D打印如何幫助拯救香港的珊瑚礁

導(dǎo)讀：香港被譽(yù)為水泥森林，但很少有人知道，香港也是亞洲生物多樣性最豐富的城市之一，擁有比加勒比海更多的硬珊瑚物種。但是這些珊瑚正受到污染和快速城市發(fā)展的威脅，針對這類棘手的生態(tài)問題，ArchiREEF，一家來自香港大學(xué)的衍生公司，宣稱他們有一個解決方案——”3D打印的瓷磚“，旨在幫助珊瑚生長和恢復(fù)海洋生物生態(tài)。這家公司由海洋生物學(xué)貝克教授（DavidBaker）和博士生余文樂（Vriko Yu）在2020年共同創(chuàng)立，希望它能幫助珊瑚 "更有彈性 "地應(yīng)對氣候變化。

△海底的珊瑚礁生態(tài)群

礁巖底部生態(tài)

珊瑚礁通常被發(fā)現(xiàn)于溫暖的淺水區(qū)，覆蓋了不到1%的海底，但卻承載了超過25%的海洋生物。珊瑚是一種無脊椎動物，生活在形成珊瑚礁的巨大水下群落中，在香港已經(jīng)存在了數(shù)千年，但污染和珊瑚開采已經(jīng)使其數(shù)量減少。

自2016年以來，貝克和余文樂與漁農(nóng)自然護(hù)理署（AFCD）合作，一直試圖在海下灣海洋公園恢復(fù)珊瑚。海下灣現(xiàn)在是一個受保護(hù)的海岸保護(hù)區(qū)，位于香港的北部，曾經(jīng)是為建筑材料開采珊瑚的地方。貝克說，這對恢復(fù)造成了很大的障礙，因為海底的硬底已經(jīng)被挖走了，"只剩下沙子和瓦礫。

研究團(tuán)隊需要創(chuàng)造一個新的 "海底"，讓珊瑚在上面生長。通過與香港大學(xué)的建筑系合作，他們開始利用大學(xué)的3D打印設(shè)施開發(fā)一個人工珊瑚礁。這個人工珊瑚礁是由大約兩英尺寬的瓷磚制成的，模仿了被稱為 "腦珊瑚 "的platygyra的自然形狀。，Yu表示這是它扭曲的 "山谷"吸引著海洋生物，它們在這里可以筑巢或躲避捕食者。

△生活在ArchiREEF位于香港海下灣海洋公園的粘土礁瓦片試驗場的墨魚。Vriko Yu

一旦瓦片放入水中，團(tuán)隊就用無毒的膠水將小珊瑚粘在瓷磚上。瓦片的形狀有助于珊瑚向上生長，吸引海洋生物在珊瑚礁中建造它們的家園。2020年夏天，130多塊這樣的瓷磚被安裝在海河灣海洋公園的海底，ArchiREEF由此誕生。

修復(fù)工作的商業(yè)化

3D打印的瓷磚只是ArchiREEF商業(yè)模式的一個小部分。在吸引企業(yè)客戶和政府贊助修復(fù)項目后，ArchiREEF將確定一個修復(fù)地點，安裝珊瑚礁瓷磚，并繼續(xù)管理該地點達(dá)五年之久，監(jiān)測珊瑚礁的生長和生物多樣性。

傳統(tǒng)的人工魚礁，如沉沒的混凝土結(jié)構(gòu)，往往取代了珊瑚作為海洋生物棲息地的功能，Yu說，而ArchiREEF希望為珊瑚的生長提供一個 "基礎(chǔ)"。最終，珊瑚將足夠強(qiáng)大，可以在沒有瓷磚的情況下支持自己--然后瓷磚可能被潛水員打碎，或者自然侵蝕。

貝克說，ArchiREEF可以幫助珊瑚在完全消失的地區(qū)重新生長，這種情況正變得越來越普遍：科學(xué)家們預(yù)測，在未來20年里，海洋溫度的升高和越來越酸的海水可能會破壞全球90%的珊瑚礁。

△一名潛水員將3D打印的陶土瓦片放在海底。來源：CNN

一種 "創(chuàng)新"方法

香港中文大學(xué)的珊瑚恢復(fù)研究人員Pui Yi Apple Chui說：“諸如澳大利亞的Reef Design Lab和D-Shape等公司以前曾使用3D打印技術(shù)來創(chuàng)建水下棲息地，但是archiREEF使用粘土這種無毒的天然材料是絕對創(chuàng)新的�！�

與混凝土不同，粘土是微酸性的，就像珊瑚一樣，與真正的珊瑚礁有著相似的化學(xué)構(gòu)成。3D打印技術(shù)還提供了無限的定制，香港大學(xué)的建筑師們說，這使他們能夠為珊瑚創(chuàng)造更多的生長空間，并通過定制設(shè)計來對抗特定的環(huán)境問題。

然而，Chui還補(bǔ)充說，人們需要對修復(fù)工作持 "現(xiàn)實態(tài)度"，并考慮技術(shù)的成本和可及性。她說，像香港這樣的地方還需要更多關(guān)于保護(hù)工作成效的數(shù)據(jù)，然后才能以一種有意義的方式擴(kuò)大規(guī)模。"修復(fù)應(yīng)該是最后的手段；我們應(yīng)該在修復(fù)之前進(jìn)行保護(hù)。"

惠及大眾的生態(tài)保護(hù)

拯救這些珊瑚礁可以幫助維持地球的水下生態(tài)系統(tǒng)，如海草草甸，它們從珊瑚礁中受益，也是重要的碳儲存載體。珊瑚礁也有經(jīng)濟(jì)利益。根據(jù)全球珊瑚礁基金2021年的一份報告，珊瑚礁通過旅游業(yè)和商業(yè)漁業(yè)等沿海產(chǎn)業(yè)支持了約10億人的生活，并為沿海地區(qū)提供風(fēng)暴防御。

△化石證據(jù)表明珊瑚在香港已經(jīng)生活了幾千年

ArchiREEF在擴(kuò)大規(guī)模之前仍有一段路要走。該團(tuán)隊將對海河灣的試驗場地至少再觀察兩年，以確保珊瑚繼續(xù)茁壯成長，并在自然災(zāi)害（如臺風(fēng)）中幸存。然而，俞敏洪說，到目前為止，試驗場的結(jié)果是有希望的：在前六個月的觀察中，與傳統(tǒng)的人工珊瑚礁相比，在粘土磚上存活的珊瑚多了四倍。

另外10個試驗點已經(jīng)在計劃之中，這家初創(chuàng)公司將利用這些試驗點來完善3D打印工藝，并探索替代材料，因為生產(chǎn)粘土是能源密集型的，并產(chǎn)生大量的二氧化碳。

雖然archiREEF目前的重點是政府和大型企業(yè)客戶，但它希望有一天也能讓個人參與其項目。Yu說："恢復(fù)工作目前僅限于保護(hù)科學(xué)家，但如果我們談?wù)摰氖抢�益相關(guān)者，那就是所有人。”