3D打印在保护海洋方面的作用

魔猴君  3D潮流   668天前

海洋的健康对于地球的福祉至关重要。然而，它们面临着越来越多的挑战：气候变化导致的变暖和酸化、导致海洋生物窒息的塑料污染、栖息地破坏、海平面上升和不可持续的捕捞方式。所有这些问题都会削弱海洋生态系统，危及物种，扰乱依赖海洋健康的沿海经济。需要立即采取解决方案来减轻这些影响并为子孙后代保护我们的海洋资源。

其中许多问题都是人为的——例如，沿海开发和底拖网捕捞等活动造成的栖息地破坏，以及过度捕捞造成的鱼类种群减少。气候变化和极地冰融化导致海平面上升的威胁也是沿海社区的主要担忧。无论如何，很明显，普遍存在的问题威胁着海洋生物多样性并影响世界各地的沿海社区。幸运的是，面对这些挑战，3D打印等创新技术正在成为海洋保护斗争中的有用工具。

图片来源：BBC

3D打印提供了独特的解决方案来应对这些海洋可持续发展挑战。与经常产生大量浪费的传统制造方法不同，3D打印可以实现精确、个性化的生产。这激发了人们对使用增材制造和其他3D技术（例如3D扫描）来解决环境问题（包括海洋问题）的兴趣。通过转向增材制造，不同的团体不仅找到了解决海洋保护问题的创造性方法，而且还能够以更环保的方式做到这一点。

珊瑚礁恢复

珊瑚礁是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一。然而，它们日益受到气候变化、污染和物质损害的威胁。将3D打印集成到珊瑚礁修复中是减轻这些威胁的一种有前途的方法。D-Shape和Archireef等公司是这方面的专家，他们使用3D打印来创建模仿天然珊瑚构造的人工鱼礁结构。这些结构为海洋生物提供了重要的栖息地，并促进珊瑚幼虫的生长，从而促进珊瑚礁的恢复和恢复力。增材制造可以在减轻珊瑚礁威胁方面发挥作用，自2001年以来，14%的珊瑚礁已经消失。

照片来源：Kind Designs

事实上，创造新的珊瑚礁是一项极其重要的使命。珊瑚礁的破坏意味着整个生态系统的死亡，导致一些动物的灭绝，给地球带来长期后果，包括医疗保健方面的挫折。然而，重建珊瑚礁很困难，因为它们必须像自然珊瑚礁一样有吸引力。这就是增材制造发挥作用的地方。

增材制造提供的灵活性和几何复杂性使得能够创建比传统方法更有趣和动态的结构。此外，由于珊瑚礁的破坏是一个环境问题，许多人都被3D打印所吸引，它可以用赤土等天然材料来创建珊瑚礁，同时减少浪费。这些是该领域采用3D打印的主要原因。

通过增材制造恢复珊瑚礁还可以用于其他目的。例如，总部位于迈阿密的科技公司Kind Designs已转向使用3D打印来修复珊瑚礁。然而，它的与众不同之处在于，它以创新的方式应用这项技术来同时应对多种环境挑战。

意识到海岸侵蚀和海洋生物多样性下降带来的双重威胁，Kind Designs开发了一种革命性的解决方案：3D打印活海堤。与经常加剧环境退化的传统混凝土海堤不同，Kind Designs的活海堤提供了抵御海平面上升的强大屏障，同时充当动态海洋生态系统，类似于珊瑚礁。这些海堤旨在模仿红树林根等自然海洋栖息地，为各种水生物种提供庇护和繁殖地，有助于增强生态恢复力。

Kind Designs设计的活堤（图片来源：Kind Designs）

Kind Designs创始人兼首席执行官Anya Freeman补充道：“这些墙在结构上与传统海堤相同：相同的PSI、相同的加固和相同的安装方法。然而，由于仿生学的材料成分和设计原理，这些墙也可以充当海洋栖息地。它们具有大型洞穴，可以保护海洋生物免受捕食者的侵害，其粗糙度和纹理非常适合小生物附着和生长，即使在极端天气情况下也是如此。

这些堤坝的另一个特点是它们由不含金属或氯化物的专有材料混合物建造而成。它确保有害化学物质不会渗入海洋，这与传统的海堤形成鲜明对比，传统的海堤会随着时间的推移而退化，造成环境风险并导致栖息地丧失。“我们的材料已成功用于人工鱼礁项目，甚至饮用水水库。尽管我们刚刚开始安装它们，但我们拥有该材料多年来在其他海洋和环境应用中使用的历史数据，”Anya Freeman解释道。

3D打印并不是唯一可用于保护珊瑚的技术：3D扫描可提供有关水下生态系统的详细信息，进一步加强海洋保护工作。例如，Artec 3D的Spider 3D扫描仪正在彻底改变科学家研究珊瑚礁的方式。通过创建精确的珊瑚结构3D模型，研究人员可以以前所未有的精度跟踪不断变化的生长模式、形态和总体健康状况。

Spider 3D扫描仪（照片来源：Artec 3D）

“凭借蓝光技术，高分辨率Artec Spider可保证最佳的扫描质量。它非常适合以坚定的精度和鲜艳的色彩捕捉小物体或复杂的细节。”Artec 3D创始人兼首席体验官Sergey Sukhovey说道。这种能力对于量化温度变化和污染等环境压力因素对珊瑚恢复能力的影响非常宝贵。

正如Sergey Sukhovey在讨论牙签和针方法等方法时所强调的那样，Spider的非侵入性扫描方法最大限度地减少了对海洋生态系统的破坏。这种方法允许扫描整个珊瑚而无需重新定位它们，这进一步保护了它们脆弱的结构。最终，它使研究人员能够通过测量珊瑚尺寸来量化随时间的变化，从而为珊瑚礁的可持续管理和保护提供重要信息。

他补充道：“吉森大学的3D扫描仪能够促进这项研究对于海洋可持续发展至关重要，因为在气候变化、过度捕捞和污染等无情的环境压力下，地球上超过50%的珊瑚礁已经消失。在20世纪50年代留下的人中，高达90%可能无法在接下来的100年中生存。如果所有的珊瑚都死了，鱼也会死。“

海洋垃圾的清除和回收

除了对珊瑚礁的破坏之外，海洋中无处不在的塑料垃圾对海洋生物和生态系统构成了另一个重大威胁。每年有超过1600万吨塑料和其他海洋垃圾进入海洋生态系统，保护海洋的需求变得前所未有的紧迫。

幸运的是，像Fishy Filaments这样的初创公司正在解决这个问题，将废弃的渔网变成高质量的尼龙丝。渔网通常由尼龙单丝制成，对世界渔具做出了重大贡献，但由于其持久性和影响而造成环境问题。

照片来源：奥利弗·雷德利项目

Fishy Filaments创始人Ian Falconer解释道：“我们并不是真正的3D打印公司。我们是一家回收基础设施开发商，拥有一套能够在超本地规模上运营并生产特定材料的技术。这种规模非常适合3D打印，而尼龙6材料很早就成为3D打印世界的一部分。»

Fishy Filaments通过使港口一级的回收经济可行来提供基本服务。目标是“使渔具的良好管理有利可图”，使当地社区从回收工作中受益。其再生尼龙材料OrCA旨在打破中小型制造技术的界限。通过这样做，他们减少了塑料废物对环境的影响，并支持传统和增材制造行业的可持续实践。

Fishy Filaments的OrCA细丝（照片来源：Fishy Filaments）

Ian Falconer继续说道：“我们将提供所谓的缩放技术。我们的目标是取代单一、集中、碳效率低的塑料回收工厂，这些工厂每年只能回收全球使用的尼龙单丝网的15-20%。通过将经济平衡转向渔业社区，目标是确保净回收在港口层面有利可图。通过对良好的渔具管理收费，健康的社区有能力拥有和管理这些基础设施，以谋求自身利益。»

这种方法不仅有助于应对废弃、丢弃或丢失的渔具对环境的影响，而且还能提高沿海社区的经济复原力。该公司根据大学、研究机构和政府机构的利益与大学、研究机构和政府机构广泛合作，推进海洋保护和回收技术。这些伙伴关系有助于政策讨论和创新，促进渔业及其他领域的可持续实践。

照片来源：鱼丝

未来，Fishy Filaments打算通过扩大其回收技术和产品范围来增强其影响力。“我们的使命是通过资源节约型制造减少全球碳排放。作为一种不断发展的制造技术，增材制造是一个关键的客户群，它具有独特的优势，可以相对轻松地从一种材料过渡到另一种材料。我们需要理解并帮助技术用户在设计层面做出有利于环境的选择。如果我们不这样做，我们将被迫提供维多利亚时代的高废物大规模生产和劣质成品处理模式。一般来说，作为一家公司，我们希望为海洋提供可用且可见的积极选择。»

使用3D打印实现可持续海鲜创新

珊瑚修复和回收并不是3D打印对海洋保护的唯一好处。它还被用来解决海洋面临的最大问题之一：过度捕捞。

众所周知，全球对海鲜的需求继续给海洋资源带来压力，促使人们寻找替代蛋白质来源并采用可持续的饮食习惯。世界银行报告称，超过90%的鱼类资源被过度捕捞，近几十年来，消费量的增加导致需求量最大的鱼类数量下降到50%以下。3D打印技术能够生产复制传统海鲜的质地和营养成分的植物性海鲜替代品，从而促进该领域的创新。

Revo Foods鱼片（照片来源：Revo Foods）

Revo Foods等公司正在利用3D打印推进植物性鱼片和海鲜替代品的开发。这些产品使用植物蛋白和天然香料等成分，为消费者提供传统海鲜消费的可持续且合乎道德的替代品，为海洋保护工作做出贡献。3D打印技术的可扩展性使得这些产品能够大规模生产，减少对鱼类种群的依赖，并缓解对海洋生态系统的压力。该公司表示：“我们的使命是通过开发现代食品加工技术，使食品生产更加灵活和可持续。”

Revo Foods的旗舰产品之一是菲力植物替代品，主要由真菌蛋白制成。这种被称为“发酵超级食品”的创新成分具有完整的氨基酸特征，使其成为可持续且营养丰富的蛋白质来源。这种替代品有望提供一种可持续的蛋白质，可以模仿鱼片的质地和味道，而不会对环境造成影响。Revo Foods首席执行官Robin Simsa强调了这种替代品的优点，并解释说：“真菌蛋白的倍增时间仅为5小时，因此它确实是可持续食品供应的超级蛋白质。”

Revo Foods的各种3D打印鱼类食谱，包括鲑鱼、金枪鱼及其菲力牛排食谱。（照片来源：Revo Foods）

此外，Robin Simsa还强调了3D食品结构的优势，特别是对于创建具有新功能的复杂、更高水平的产品而言，他表示：3D食品结构为具有新功能的复杂、更高水平的产品带来了重大优势。例如，通过以我们选择的形状或结构组合两种不同的成分，我们可以创造出消费者以前从未尝过的全新口感和纤维质地。这确实令人兴奋，因为只有更好的产品，我们才能说服消费者给这些产品一个机会。”这种能力使他们能够创造出质地和味道与传统鱼类接近的植物性海鲜产品，鼓励消费者采用可持续的食品选择。

Revo Foods计划在几个月内通过其首个生产设施展示其技术的可扩展性，该生产设施预计将于2024年8月投入运营。该公司正准备很快在市场上推出其先进产品新Filet 2.0。时间稍后。此外，他们并不是该领域唯一展示增材制造巨大潜力的公司，可以通过为客户提供替代方案来帮助解决过度捕捞相关问题。

海洋保护的未来：3D打印与协作

展望未来，3D打印等新兴技术的整合，加上各领域加强的合作伙伴关系，将为推进海洋可持续发展目标带来巨大希望。Kind Designs、Artec、Fishy Filaments和Revo Foods（以及其他许多公司）等公司的努力证明了3D打印在解决各种环境挑战方面的潜力，包括栖息地恢复和用于可持续食品生产的废物回收塑料。这些技术不仅提供了直接的解决方案，还为海洋保护的长期战略铺平了道路。

通过继续开发和实施这些尖端解决方案，3D打印可以在保护和恢复海洋方面取得重大进展，确保海洋生态系统和依赖海洋生态系统的社区拥有更健康、更有弹性的未来。随着协作和技术创新的发展，可持续和有效的海洋管理的潜力变得越来越容易。

编译整理：3dnatives