Du corail synthétique, imprimé en 3D, pour restaurer les récifs ! › Nouvelles Geek - 1

C’est l’idée proposée par une équipe de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) : une restauration durable et écologique des coraux grâce à l’impression 3D de squelettes de carbonate de calcium, qui imitent parfaitement la structure des coraux. coraux. Cette approche innovante pourrait aider à restaurer les récifs endommagés plus rapidement que jamais.

La dégradation des récifs coralliens est un problème croissant, entraîné par les vagues de chaleur marines, la propagation des maladies des coraux et l’impact humain de la surpêche et de la pollution. Jusqu’à présent, les efforts pour restaurer les récifs reposaient sur l’utilisation de blocs de béton ou de cadres métalliques comme substrats pour la croissance des coraux. La méthode fonctionne, mais le processus est particulièrement lent : les coraux déposent leur squelette carbonaté à une vitesse de quelques millimètres seulement par an.

Parce qu’elle fournit une base de croissance plus sophistiquée, l’approche proposée par Charlotte Hauser et son équipe accélère considérablement le processus de récupération des coraux. « Les microfragments de corail se développent plus rapidement sur les surfaces de carbonate de calcium imprimées ou moulées que nous créons afin qu’ils puissent se développer, car ils n’ont pas besoin de construire une structure calcaire en dessous », explique Hamed Albalawi, l’un des auteurs principaux de l’étude.

Une méthode au plus près du processus naturel

Chaque formation corallienne est constituée d’innombrables minuscules polypes qui, par leurs sécrétions, forment un squelette calcaire poreux, allant de quelques millimètres à 20 centimètres par an selon les espèces. Pour sauver les coraux, aujourd’hui menacés par le réchauffement climatique, de nombreux scientifiques tentent de reproduire artificiellement ces squelettes pour stimuler la croissance des coraux.

Les chercheurs ont testé différents matériaux pour imprimer les structures porteuses, majoritairement des matériaux synthétiques, ce qui n’est pas vraiment optimal pour une plongée au cœur de l’écosystème marin. Mais l’équipe a récemment développé et testé une nouvelle approche, appelée 3D CoraPrint, qui utilise une encre durable et photo-initiée au carbonate de calcium (ou CCP) qu’elle a elle-même développée.

Les scientifiques de KAUST impriment en 3D des surfaces de carbonate de calcium sur mesure sur lesquelles les coraux peuvent se développer rapidement, ce qui pourrait rapidement restaurer cet écosystème endommagé par les activités humaines. Les structures résultantes sont parsemées de fragments de corail vivant (comme ici, à droite). © 2021 KAUST / Anastasia Serin.

Des tests préliminaires en aquarium ont montré que l’encre CCP n’est pas toxique ; Cependant, les chercheurs prévoient des tests visant à vérifier l’impact à long terme de cette encre. Sa méthode se distingue également des autres solutions existantes par la manière dont le corail s’approprie le support : les approches précédentes reposent sur une colonisation « passive » de la structure imprimée du support ; Les polypes coralliens doivent sécréter du carbonate de calcium dans ces structures, c’est pourquoi la croissance des coraux est si longue.

La méthode 3D CoraPrint consiste à fixer des microfragments de corail sur le squelette imprimé, pour lancer le processus de colonisation. Il comprend également deux méthodes d’impression différentes et complémentaires, toutes deux basées sur un scan 3D d’un squelette de corail naturel. La première méthode consiste à imprimer ce modèle avec de l’encre 3D ordinaire, puis à utiliser cette impression pour fabriquer un moule en silicone ; ce dernier est ensuite rempli d’encre CCP, qui durcit à la lumière, pour obtenir la structure finale. La création d’un moule permet de reproduire plus facilement et plus rapidement la structure, mais le processus de durcissement limite la taille du moule.

La deuxième méthode consiste à imprimer directement la structure de support avec de l’encre CCP ; Cette méthode est plus lente et moins précise, mais offre des capacités de personnalisation et vous permet de créer des structures plus grandes. Dans les deux cas, le produit fini est ensemencé de petits fragments de corail vivant, afin de relancer le processus de colonisation des polypes une fois le squelette artificiel posé sur le récif.

Sauver des espèces essentielles pour l’humanité

Selon le Global Coral Reef Monitoring Network (GCRMN), les coraux abritent plus de 25 % des espèces marines et des centaines de millions de personnes dépendent de ces récifs pour vivre. Bien qu’ils n’occupent qu’une petite partie des fonds marins (moins de 0,2% !), leur présence sur plus de 150 000 kilomètres de côtes, dans plus de 100 pays et territoires, permet d’absorber l’énergie des vagues, ce qui contribue à limiter l’érosion côtière. et protéger les constructions humaines des événements extrêmes tels que les ouragans et les typhons. De plus, les récifs coralliens fournissent environ 10 % des poissons pêchés dans le monde ; ce chiffre s’élève à 20-25 % dans les pays en développement et à 70-90 % dans les pays d’Asie du Sud-Est.

Bref, les coraux sont essentiels à l’humanité. Cependant, les récifs coralliens du monde ont déjà subi des dommages irréversibles et restent gravement menacés par les activités humaines. Le phénomène de blanchissement, qui traduit le déclin des coraux, s’aggrave de jour en jour en raison du réchauffement climatique (les coraux ne peuvent pas survivre dans une eau trop chaude). Selon le dernier rapport du GCRMN, environ 14% des coraux ont disparu depuis 2009 ; un phénomène qui peut s’expliquer par la hausse des températures, mais aussi par des pressions locales « telles que la surpêche, un développement côtier non durable et une baisse de la qualité de l’eau », selon le rapport.

L’approche CoraPrint 3D utilise une encre de carbonate de calcium photo-initiée durable, écologique, qui permet la reproduction de substrats coralliens très similaires à ceux trouvés dans leur environnement naturel. © 2021 KAUST / Anastasia Serin.

Heureusement, de nombreux récifs coralliens font preuve de résilience et pourraient se rétablir si les conditions le permettent. L’approche 3D de CoraPrint pourrait aider à sauver les coraux avant qu’ils ne disparaissent à jamais, en imitant au plus près la nature. « Avec l’impression 3D et les moules, nous pouvons atteindre à la fois la flexibilité et l’imitation de ce qui se passe déjà dans la nature », confirme la co-auteure de l’étude, Zainab Khan.

H. Albalawi et al., ACS Sustainable Chem. Dans g.

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