MIT ontwerpt milieuvriendelijke offshore-riffen om kusten en het leven in zee te beschermen

Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA

Een MIT-team hoopt kustlijnen te versterken met ‘onder architectuur gebouwde’ riffen – duurzame, offshore-constructies die zijn ontworpen om de golfbufferende effecten van natuurlijke riffen na te bootsen en tegelijkertijd plekken te bieden waar vissen en ander zeeleven kunnen leven. (Afbeelding:met dank aan Michael Triantafyllou, et al.)

Een team van MIT hoopt kustlijnen te versterken met ‘onder architectuur gebouwde’ riffen:duurzame, offshore-constructies die zijn ontworpen om de golfbufferende effecten van natuurlijke riffen na te bootsen en tegelijkertijd schuilplaatsen te bieden voor vissen en ander zeeleven.

Het rifontwerp van het team is gebaseerd op een cilindrische structuur omgeven door vier roerachtige latten. De ingenieurs ontdekten dat wanneer deze structuur tegen een golf opstaat, deze de golf efficiënt opsplitst in turbulente jets die uiteindelijk het grootste deel van de totale energie van de golf verdrijven. Het team heeft berekend dat het nieuwe ontwerp evenveel golfenergie zou kunnen verminderen als bestaande kunstmatige riffen, waarbij 10 keer minder materiaal wordt gebruikt.

De onderzoekers zijn van plan elke cilindrische structuur te fabriceren uit duurzaam cement, dat ze zouden vormen in een patroon van ‘voxels’ die automatisch zouden kunnen worden geassembleerd, en die plekken zouden bieden waar vissen kunnen verkennen en waar ander zeeleven zich kan vestigen. De cilinders kunnen met elkaar worden verbonden om een lange, halfdoorlatende muur te vormen, die de ingenieurs langs een kustlijn kunnen bouwen, ongeveer een halve mijl uit de kust. Op basis van de eerste experimenten van het team met prototypes op laboratoriumschaal zou het ontworpen rif de energie van inkomende golven met meer dan 95 procent kunnen verminderen.

“Dit zou een lange golfbreker zijn”, zegt professor Michael Triantafyllou. "Als golven zes meter hoog zijn die naar deze rifstructuur toekomen, zouden ze aan de andere kant uiteindelijk minder dan een meter hoog zijn. Dit doodt dus de impact van de golven, wat erosie en overstromingen zou kunnen voorkomen."

In plaats daarvan zocht het team naar manieren om een kunstmatig rif te bouwen dat de golfenergie efficiënt zou afvoeren met minder materiaal, en tegelijkertijd een toevluchtsoord zou bieden voor vissen die langs kwetsbare kusten leven.

“Vergeet niet dat natuurlijke koraalriffen alleen in tropische wateren voorkomen”, zegt Triantafyllou. "We kunnen deze riffen bijvoorbeeld niet in Massachusetts hebben. Maar ontworpen riffen zijn niet afhankelijk van de temperatuur, dus kunnen ze in elk water worden geplaatst om meer kustgebieden te beschermen."

Het architectonische rifontwerp van het team is voortgekomen uit twee ogenschijnlijk niet-gerelateerde problemen. CBA-onderzoekers ontwikkelden ultralichte cellulaire structuren voor de lucht- en ruimtevaartindustrie, terwijl onderzoekers van Sea Grant de prestaties beoordeelden van uitbarstingspreventiemiddelen in offshore oliestructuren:cilindrische kleppen die worden gebruikt om olie- en gasbronnen af te sluiten en te voorkomen dat ze gaan lekken.

Uit de tests van het team bleek dat de cilindrische opstelling van de constructie een grote hoeveelheid weerstand genereerde. Met andere woorden:de constructie bleek bijzonder efficiënt in het afvoeren van krachtige olie- en gasstromen. Ze vroegen zich af:zou dezelfde opstelling een ander type stroming kunnen verdrijven, namelijk oceaangolven?

“We maken gebruik van deze turbulentie en deze krachtige jets om uiteindelijk de golfenergie te verdrijven”, zegt co-auteur Jose del Auila Ferrandis.

Nadat de onderzoekers een optimale golfdissiperende structuur hadden geïdentificeerd, vervaardigden ze een versie op laboratoriumschaal van een architectonisch rif, gemaakt van een reeks cilindrische structuren, die ze in 3D uit plastic printten. Elke testcilinder was ongeveer 1,20 meter breed en 1,20 meter hoog. Ze verzamelden een aantal cilinders, elk ongeveer 30 cm uit elkaar, om een ​​hekachtige structuur te vormen, die ze vervolgens in een golftank bij MIT lieten zakken. Vervolgens genereerden ze golven van verschillende hoogtes en maten ze voor en na het passeren van het ontworpen rif.

“We zagen de golven aanzienlijk afnemen, omdat het rif hun energie vernietigde,” zei Triantafyllou.

Het team heeft ook onderzocht hoe de structuren poreuzer en visvriendelijker kunnen worden gemaakt. Ze ontdekten dat ze, in plaats van elke constructie uit een stevige plaat plastic te maken, een meer betaalbare en duurzame cementsoort konden gebruiken.

Neem voor meer informatie contact op met Abby Abazorius op Dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien.; 617-253-2709.