San hô là một trong những hệ sinh thái mỏng manh nhất trên hành tinh, được ví như rừng biển nhiệt đới, tạo thành một số hệ sinh thái đa dạng nhất trên thế giới. Tuy nhiên những rạn san hô, nơi đóng vai trò vừa là nơi trú ẩn, vừa để sinh sản và kiếm ăn của hàng chục loài dưới biển khơi lại rất nhạy cảm với sự thay đổi khí hậu và đang giảm một lượng đáng kể.

Sử dụng công nghệ in 3D để phục hồi rạn san hô chết tại Hồng Kông

Theo thông tin từ NSR (Nature Scientific Report), rạn san hô Great Barrier Reef, một trong những hệ thống san hô lớn nhất thế giới đã mất đi khoảng ¼ vào năm 2016, trong sự kiện chết hàng loạt trong lịch sử. Tình trạng ô nhiễm môi trường biển và biến đổi khí hậu ngày càng diễn biến khó lường, vì vậy, nhu cầu đặt ra là cần đến những giải pháp từ rạn san hô nhân tạo, ít bị tổn thương khi khí hậu thay đổi, bền hơn trong môi trường thay đổi hóa học của nước biển so với rạn san hô tự nhiên.

Tại Hồng Kông, các nhà nghiên cứu đã và đang phát triển công nghệ in 3D, sử dụng vật liệu hữu cơ, tạo ra cơ hội sống mới dưới đáy đại dương.

Sử dụng công nghệ in 3D để phục hồi rạn san hô chết tại Hồng Kông
Sử dụng công nghệ in 3D để phục hồi rạn san hô chết tại Hồng Kông

Các rạn san hô đã tồn tại 485 triệu năng, chiếm khoảng 284.300km2, tương đương một nửa diện tích của nước Pháp, là “nhà” của ít nhất 25% sinh vật biển, bao gồm cá, động vật thân mềm, giun biển, động vật giáp xác, bọt biển… Ở Hồng Kông, Công viên Biển Hoi Ha Wan có hơn ba phần tư số loài san hô tạo thành rạn san hô trong nước và là nơi trú ngụ của hơn 120 loài cá. Tuy nhiên, sự suy thoái dần do xói mòn sinh học cùng với sự kiện tẩy trắng và cá chết hàng loạt từ năm 2015-2016 đã ảnh hưởng không nhỏ tới hệ sinh thái san hô tại đây.

Dự án nghiên cứu phục hồi rạn san hô đã được thành lập với sự hợp tác giữa Phòng thí nghiệm Chế tạo Robot, Khoa Kiến trúc Đại học Hồng Kông và Viện Khoa học Biển Swire của Đại học Hồng Kông. Dự án được ủy quyền bởi Bộ Nông nghiệp, Ngư nghiệp và Bảo tồn (AFCD), và là một phần của biện pháp quản lý liên tục để phục hồi san hô ở Công viên biển Hoi Ha Wan ở Hồng Kông.

Sử dụng công nghệ in 3D để phục hồi rạn san hô chết tại Hồng Kông

Trước đây, các rạn san hô nhân tạo được làm từ vật liệu dễ gây ô nhiễm môi trường như nhựa, bê tông hoặc kim loại. Tuy nhiên, hiện nay có nhiều lựa chọn sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường như gốm sứ và đất nung. Nhóm dự án từ Đại học Hồng Kông đã sử dụng công nghệ in 3D để thiết kế các cấu trúc có thể tùy chỉnh trong môi trường khác nhau, nâng cao thành công của việc phục hồi hệ sinh thái. Do đó, nhóm nhà sinh học biển và các kiến trúc sư đã phát triển một loạt các cấu trúc rạn san hô bằng đất nung in 3D, đồng thời cung cấp chất nền phức tạp về cấu trúc trong khu vực bị suy thoái.

Ngoài ra, gạch men rạn in 3D được thiết kế để ngăn chặn sự tích tụ trầm tích, một trong những nguyên nhân gây chết các rạn san hô. Một thuật toán phù hợp đã được sử dụng để in các mẫu mô phỏng sinh học được tích hợp với các khoảng trống để bảo vệ các mảnh san hô.

Việc sản xuất 128 miếng gạch men rạn có đường kính 600mm, tổng diện tích khoảng 40 mét vuông, đã được hoàn thành vào đầu tháng 7 năm 2020 thông qua phương pháp in đất sét 3D robot với đất sét nung thông thường và sau đó được nung ở 1125 độ Độ C. Những rạn gạch men này được được lấy cảm hứng từ các hoa văn đặc trưng của san hô và tích hợp một số khía cạnh hoạt động giải quyết các điều kiện cụ thể ở vùng biển Hồng Kông. Gạch men rạn in 3D đã được triển khai vào tháng 7 năm 2020 tại ba địa điểm được chọn trong công viên, bao gồm Bãi biển San hô, Đảo Mặt Trăng và trong một vịnh có mái che gần trung tâm giáo dục sinh vật biển WWF.

Sử dụng công nghệ in 3D để phục hồi rạn san hô chết tại Hồng Kông
Sử dụng công nghệ in 3D để phục hồi rạn san hô chết tại Hồng Kông

Nghiên cứu thử nghiệm này nhằm mục đích điều tra sự thành công của việc phục hồi bằng cách sử dụng đơn, hỗn hợp và nuôi ghép ba loài san hô, đó là Acropora (san hô hươu), Platygyra (san hô não) và Pavona (san hô lá).

Hy vọng việc sử dụng công nghệ in 3D, cụ thể là phương pháp tạo ra các viên gạch rạn san hô nhân tạo sẽ giúp phục hồi san hô và bảo tồn đa dạng sinh học hiệu quả hơn, trở thành một đóng góp quan trọng cho các nỗ lực toàn cầu đang diễn ra nhằm cứu các hệ thống rạn san hô đang bị suy thoái ở các đô thị.

Xem thêm một số hình ảnh tại đây:

Biên dịch | Vũ Hương (Nguồn: Archdaily)

XEM THÊM: