MIT Ontwerpt Eco-vriendelijke Offshore Riffen Om Kusten En Zeeleven Te Beschermen

Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA

Een MIT team hoopt kusten te versterken met "gearchitectuurde" riffen — duurzame, offshore structuren die geëngineerd zijn om de golfbufferende effecten van natuurlijke riffen na te bootsen terwijl ze ook holtes bieden voor vissen en ander zeeleven om te leven. (Afbeelding: Courtesy of Michael Triantafyllou, et al)

Een team bij MIT hoopt kusten te versterken met "gearchitectuurde" riffen — duurzame, offshore structuren geëngineerd om de golfbufferende effecten van natuurlijke riffen na te bootsen terwijl ze ook holtes bieden voor vissen en ander zeeleven.

Het team's rifontwerp centreert op een cylindrische structuur omgeven door vier roer-achtige lathen. De ingenieurs vonden dat wanneer deze structuur opstaat tegen een golf, het de golf efficiënt verbreekt in turbulente straalen die uiteindelijk het merendeel van de golf's totale energie dissiperen. Het team heeft berekend dat het nieuwe ontwerp evenveel golfenergie kan reduceren als bestaande kunstmatige riffen, met 10 keer minder materiaal.

De onderzoekers plannen elk cylindrische structuur te fabriceren van duurzame cement, die ze in een patroon van "voxels" zouden gieten die automatisch geassembleerd kunnen worden, en die holtes bieden voor vissen om te verkennen en ander zeeleven om zich te vestigen. De cylinders kunnen verbonden worden om een lange, semi-permeabele muur te vormen, die de ingenieurs langs een kustlijn kunnen erecteren, ongeveer een halve mijl van de kust. Gebaseerd op de team's initiële experimenten met lab-schaal prototypes, kan het gearchitectuurde rif de energie van binnenkomende golven met meer dan 95 procent reduceren.

"Dit zou zijn als een lange golfbreker," zei Professor Michael Triantafyllou. "Als golven zes meter hoog zijn naar deze rifstructuur toe, zouden ze uiteindelijk minder dan een meter hoog zijn aan de andere kant. Dus, dit doodt de impact van de golven, wat erosie en overstroming kan voorkomen."

Het team keek in plaats daarvan naar manieren om een kunstmatig rif te engineeren dat efficiënt golfenergie zou dissiperen met minder materiaal, terwijl het ook een toevluchtsoord biedt voor vissen die langs elke kwetsbare kust leven.

"Onthoud, natuurlijke koraalriffen zijn alleen in tropische wateren te vinden," zei Triantafyllou. "We kunnen deze riffen niet hebben, bijvoorbeeld in Massachusetts. Maar gearchitectuurde riffen hangen niet af van temperatuur, dus ze kunnen in elk water geplaatst worden, om meer kustgebieden te beschermen."

Het team's gearchitectuurde rifontwerp groeide uit twee schijnbaar ongerelateerde problemen. CBA onderzoekers ontwikkelden ultra-lichte cellulaire structuren voor de luchtvaartindustrie, terwijl Sea Grant onderzoekers de prestaties van blowout preventers in offshore olie structuren beoordeelden — cylindrische kleppen die gebruikt worden om olie- en gasputten af te dichten en lekkages te voorkomen.

De team's tests toonden dat de structuur's cylindrische rangschikking een hoge hoeveelheid weerstand genereerde. Met andere woorden, de structuur leek bijzonder efficiënt in het dissiperen van hoge-kracht stromen van olie en gas. Ze vroegen zich af: Kunde dezelfde rangschikking een ander type stroom dissiperen, in oceangolven?

"We benutten deze turbulente en deze krachtige straalen om uiteindelijk golfenergie te dissiperen," zei Co-Author Jose del Auila Ferrandis.

Eenmaal de onderzoekers een optimale golf-dissiperende structuur identificeerden, fabricageerden ze een laboratorium-schaal versie van een gearchitectuurd rif gemaakt van een serie van de cylindrische structuren, die ze 3D-printten van plastic. Elke test cylinder meet ongeveer een voet breed en vier voet hoog. Ze assembleerden een aantal cylinders, elk ongeveer een voet uit elkaar, om een hek-achtige structuur te vormen, die ze toen in een golf tank bij MIT lieten zakken. Ze genereerden dan golven van diverse hoogtes en maatten ze voor en na het passeren door het gearchitectuurde rif.

"We zagen de golven aanzienlijk reduceren, aangezien het rif hun energie vernietigde," zei Triantafyllou.

Het team heeft ook gekeken naar het maken van de structuren meer porieus en visvriendelijk. Ze vonden dat, in plaats van elk structuur van een massief plastic plaat te maken, ze een meer betaalbare en duurzame soort cement konden gebruiken.

Voor meer informatie, contacteer Abby Abazorius op dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. Je hebt JavaScript ingeschakeld om het te kunnen zien.; 617-253-2709.