イスラエルの研究者：サンゴ礁の複雑な生息環境を再現するため、3Dプリントのセラミック製サンゴ礁を開発

この投稿はCoco Bearによって2022-5-16 22:15に最後に編集されました。

はじめに: サンゴ礁の急速な減少により、サンゴ礁の修復に対する学際的なアプローチを模索する必要性が高まっています。現在、サンゴ礁再生の分野は、関連するツールや技術の不足など、サンゴ礁の再生に大きな制限を課す多くの問題に直面しており、サンゴを保護し、サンゴ礁生態系全体の再生を促進できる技術の研究と探索が緊急に必要とされています。

2022年5月、アンタークティックベアは、イスラエルのトップ4大学の研究者が、世界中の重要なサンゴ礁の保護に役立つ新しい3Dプリントプロセスを開発したことを知りました。彼らは「サンゴ礁の将来の再生のための新たな3D技術：自然の設計に基づく生体模倣構造を用いた生物多様性の向上」と題する研究を『Science of The Total Environment』に発表した。研究チームは、3Dスキャン、環境DNAサンプリング、3Dプリントアルゴリズムを組み合わせて、サンゴを保護し、サンゴ礁生態系全体の再生を促進できるユニークな3Dプリントセラミックサンゴ礁を作成することに成功しました。

サンゴ礁保全への新たなアプローチ

△サンゴ礁保全手法の概要

△ サンゴ礁保護のための3Dプリントの概要

1. まず、研究チームは水中のサンゴ礁の地形をスキャンし、サンゴ礁の写真を入手して、正確な三次元 3D モデルを作成しました。サンゴ礁の複雑な形態を計算し、その形態が種の多様性にどのように寄与しているかを理解するために、研究チームは実験研究のために何千枚もの画像を撮影しました。

2. その後、研究チームは分子生物学的手法を用いて環境遺伝情報を収集し、サンゴ礁に生息する生物に関するデータを提供しました。このデータは、コアリーフ特性などの他のパラメータと組み合わされ、「3D テクノロジーアルゴリズム」に入力され、リーフのインタラクティブなパラメトリックモデルが構築されます。このモデルは、望ましいサンゴ礁環境に正確に適合するように設計できます。

3. 最後に、チームはセラミック 3D 印刷技術を使用して、デジタルモデルを物理的なオブジェクトに変換しました。この印刷に使用されているサンゴ礁の素材は、水中で自然に多孔質になるユニークなセラミック素材です。研究者らによると、人工的に作られたサンゴ礁はサンゴ礁の修復に理想的な条件を提供できる可能性があるという。

△スキャンから実物までのプロセス

概要: 「既存の人工サンゴ礁では、サンゴの生息地の複雑さを再現し、自然環境のサンゴ礁種を反映することが困難です。私たちは、サンゴの生態系から収集された実際のデータを使用して、サンゴの成長に適した模擬サンゴ生息地を生成するための、カスタマイズ可能な新しい 3D 製造方法を紹介します。」
—ナタリー・レヴィ、第一著者
「天然素材を使った 3D プリントは、従来の金型製造方法では不可能な、非常に複雑で多様な製品の製造に役立ちます。」 - エズリ・タラジ教授

「 3Dプリントの使用により、現実世界のアルゴリズムベースのソリューションにおける広範な行動の自由度と、大規模な海洋修復の開発のための持続可能な生産の吸収が可能になります。」 - オフェル・バーマン
サンゴ礁を救うには、取り組むべき重要な問題が 2 つあります。まず、世界中のサンゴ礁の大規模な修復を促進するには、革新的で適応性のあるアプローチが必要です。次に、サンゴ礁の自然の複雑さをサイズとデザインで再現できる方法は、地元のサンゴ、魚、無脊椎動物の種を引き寄せ、サンゴ礁の再生を促進します。チームによれば、この 3D 印刷アルゴリズムにより、各サンゴ礁のデータ入力が可能になるほか、特定のサンゴ礁環境に合わせて 3D 印刷モデルをカスタマイズすることも可能になるという。プロセス中に収集された情報に基づいて、データをアルゴリズムに継続的に再入力し、実装後の設計の有効性と効率性を評価することができます。

その他の 3D プリントされたサンゴ礁<br /> 地球温暖化や沿岸地域での都市化の加速などの要因により、世界のサンゴ礁は急速に減少しており、すでに多くが絶滅している。その結果、生存のためにサンゴ礁に依存している海洋生物に多大な圧力がかかり、海洋の生物多様性に壊滅的な影響を及ぼしています。

●付加製造は、サンゴ礁の回復を助けるために研究されている多くの技術の 1 つです。研究者は 2015 年にはすでに、3D プリントされたサンゴ礁の生産の実験を始めました。その後の研究では、3D プリントされたサンゴの構造を海洋環境に統合する上で肯定的な結果が得られ、この技術が自然のサンゴ礁の回復に役立つ可能性を実証しました。

△人工サンゴ礁

●ケンブリッジ大学とカリフォルニア大学サンディエゴ校の最近のプロジェクトでは、微細藻類のコロニーを成長させることができるサンゴを模倣した構造をバイオプリントすることに成功しました。

△藻類を含む3Dバイオプリントサンゴ構造。写真提供：ケンブリッジ大学。

●香港大学の科学者たちは、サンゴ礁への定着を促進するために粘土レンガを3Dプリントしました。

△3Dロボット粘土プリンターを使用して粘土タイルを3Dプリントします。画像提供：香港大学。

オリジナルリンク: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154749

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