Биорок: инновационный материал для строительства и восстановления экосистем
Биорок, также известный как морской камень, — это уникальный конструкционный материал, который образуется при воздействии электрического тока на подводные металлические электроды в морской воде. В результате этого процесса на катоде откладываются растворенные минералы, формируя толстый слой известняка. Этот материал можно использовать для создания строительных конструкций или искусственных рифов, которые способствуют восстановлению коралловых экосистем. Технология была открыта Вольфом Хильбертцем в 1976 году, и хотя она изначально была защищена патентами и товарным знаком, сейчас она доступна для свободного использования.
История открытия биорока
В 1970-х годах профессор Вольф Хильбертц, архитектор по образованию, изучал морские ракушки и коралловые рифы в Техасском университете. Его интересовало, как можно воспроизвести естественные процессы роста кораллов для создания искусственных структур. В 1976 году он обнаружил, что при пропускании электрического тока через соленую воду на катоде начинает откладываться слой минералов, включая известняк. Этот процесс, который он назвал «биорок», позволял создавать прочные и долговечные материалы.
Эксперименты Хильбертца показали, что слой материала может расти со скоростью до 5 см в год. Изначально он планировал использовать эту технологию для строительства недорогих конструкций в океане. В 1979 году он опубликовал свои исследования в техническом журнале, подчеркивая, что процесс не должен быть запатентован, чтобы его могли использовать все желающие. Однако позже он основал компанию Marine Resources Company и зарегистрировал несколько патентов.
В 1982 году Хильбертц переключил свое внимание на создание искусственных коралловых рифов, которые он назвал «электрифицированными рифами». Он сотрудничал с Томасом Дж. Горо, который продолжил развивать эту технологию после смерти Хильбертца в 2007 году.
Как работает технология биорока
Процесс создания биорока основан на химических реакциях, которые происходят при пропускании электрического тока через морскую воду. На катоде карбонат кальция (арагонит) соединяется с ионами магния, хлорида и гидроксила, образуя плотный слой материала, похожего на цемент. Со временем этот слой укрепляется, превращаясь в смесь гидромагнезита и арагонита.
Материал обладает высокой прочностью на сжатие — от 3720 до 5350 фунтов на квадратный дюйм, что сравнимо с бетоном, используемым для строительства тротуаров. Биорок обладает уникальными свойствами: он быстро растет, укрепляется с возрастом и даже способен самовосстанавливаться при повреждениях.
Для работы технологии требуется низкое постоянное напряжение (обычно менее 4 В), что делает ее энергоэффективной. Источником энергии могут служить возобновляемые источники, такие как солнечные панели. За один киловатт-час электроэнергии можно получить от 0,4 до 1,5 килограмма биорока, в зависимости от условий, таких как глубина, соленость воды и температура.
Применение биорока
Биорок имеет широкий спектр применений, от строительства до экологического восстановления. Одно из самых перспективных направлений — создание электрифицированных рифов.