3D打印在保護海洋方面的作用

魔猴君  3D潮流   99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。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)正在成為海洋保護斗爭中的有用工具。

圖片來源：BBC

3D打印提供了獨特的解決方案來應(yīng)對這些海洋可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)。與經(jīng)常產(chǎn)生大量浪費的傳統(tǒng)制造方法不同，3D打印可以實現(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，不同的團體不僅找到了解決海洋保護問題的創(chuàng)造性方法，而且還能夠以更環(huán)保的方式做到這一點。

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，并促進珊瑚幼蟲的生長，從而促進珊瑚礁的恢復(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

事實上，創(chuàng)造新的珊瑚礁是一項極其重要的使命。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，因為它們必須像自然珊瑚礁一樣有吸引力。這就是增材制造發(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。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和繁殖地，有助于增強生態(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)的詳細信息，進一步加強海洋保護工作。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。它非常適合以堅定的精度和鮮艷的色彩捕捉小物體或復(fù)雜的細節(jié)?！盇rtec 3D創(chuàng)始人兼首席體驗官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，這進一步保護了它們脆弱的結(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)管理和保護提供重要信息。

他補充道：“吉森大學(xué)的3D掃描儀能夠促進這項研究對于海洋可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，因為在氣候變化、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。“

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入海洋生態(tài)系統(tǒng)，保護海洋的需求變得前所未有的緊迫。

幸運的是，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，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)實踐。

Fishy Filaments的OrCA細絲（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，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)濟復(fù)原力。該公司根據(jù)大學(xué)、研究機構(gòu)和政府機構(gòu)的利益與大學(xué)、研究機構(gòu)和政府機構(gòu)廣泛合作，推進海洋保護和回收技術(shù)。這些伙伴關(guān)系有助于政策討論和創(chuàng)新，促進漁業(yè)及其他領(lǐng)域的可持續(xù)實踐。

照片來源：魚絲

未來，Fishy Filaments打算通過擴大其回收技術(shù)和產(chǎn)品范圍來增強其影響力?！拔覀兊氖姑峭ㄟ^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，為消費者提供傳統(tǒng)海鮮消費的可持續(xù)且合乎道德的替代品，為海洋保護工作做出貢獻。3D打印技術(shù)的可擴展性使得這些產(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強調(diào)了這種替代品的優(yōu)點，并解釋說：“真菌蛋白的倍增時間僅為5小時，因此它確實是可持續(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)造出消費者以前從未嘗過的全新口感和纖維質(zhì)地。這確實令人興奮，因為只有更好的產(chǎn)品，我們才能說服消費者給這些產(chǎn)品一個機會?！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)的可擴展性，該生產(chǎn)設(shè)施預(yù)計將于2024年8月投入運營。該公司正準(zhǔn)備很快在市場上推出其先進產(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)域加強的合作伙伴關(guān)系，將為推進海洋可持續(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，還為海洋保護的長期戰(zhàn)略鋪平了道路。

通過繼續(xù)開發(fā)和實施這些尖端解決方案，3D打印可以在保護和恢復(fù)海洋方面取得重大進展，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