Jeder von Euch kennt wahrscheinlich Bilder von wunderschönen bunten Korallenriffen, wie dem Great Barrier Reef vor der Nordküste Australiens, in denen sich zahlreiche Meereslebewesen tummeln. Diese Korallenriffe bieten aber nicht nur Lebensraum für Fische und andere Meerestiere, sondern bieten den Küsten zudem Schutz vor Stürmen und versorgen tausende Menschen, die zum Beispiel von Tourismus oder Fischerei leben (Quelle: haz.de). Durch den Klimawandel und die Erwärmung der Meere in Form von sogenannten marinen Hitzewellen, kam es in den letzten Jahren jedoch immer wieder zu Ausbleichen und Massensterben von Korallen. Korallen zählen zu den Nesseltieren und bilden ein Kalkskelett auf dem Meeresboden, auf welchem sich Algen ansiedeln und ihnen somit die Farbe verleihen (Quelle: haz.de). Durch die Erwärmungen, welche sie nicht gewohnt sind, da sie normalerweise in tropennahen Gewässern ohne Temperaturschwankungen leben, stoßen die Korallen die Algen ab, da diese giftig werden, und verlieren ihre Farbe bzw. verhungern, da die Korallen und Algen eine Symbiose bilden (Quelle: haz.de).
Die Korallen sterben immer schneller durch den Klimawandel, früher konnten sie sich noch innerhalb einiger Monate erholen. Durch das zunehmende schnelle Sterben von Korallen, verlieren die Korallenskelette Kalk und die Riffe ihre Struktur und somit ihre Funktion als Lebens- und Schutzraum für Menschen und Tiere. Zudem sind die Algen auf den Korallen wichtig für das Ökosystem, da sie CO2 verbrauchen (Quelle: innovationorigins.com).
Um das zu verhindern haben Forscher auf der ganzen Welt eine innovative Methode gefunden, bei der sie die Strukturen der Korallenriffe durch additive Fertigung mittels 3D-Druck nachbilden können.
An der University of Sydney haben Forscher mit Hilfe von 3D-Scanning Techniken, dem sogenannten „Ecological 3D Modeling Hub“, zunächst das Great Barrier Reef überwacht und das Ausmaß von Schäden ausgemessen. Durch die Genauigkeit, mit der Schäden am Riff erfasst werden können, können gezielte Erhaltungsarbeiten durchgeführt werden. Hierzu gehört dann das 3D-Drucken von künstlichen Korallenstrukturen bzw. Korallen-Prothesen, die als Lebensraum für Fische und Anwachshilfe für neue Korallenlarven dienen können (Quelle: 3druck.com).
Auch auf den Malediven wurde bereits 2018 ein solches 3D-gedrucktes Riff installiert (https://vinnlab.th-wildau.de/weltgroesstes-3d-gedrucktes-riff-in-den-malidiven-installiert/), was auf der Basis dort bestehender Riffe gebaut wurde. Die Entstehung solcher Module erfordert ca. 24 Stunden für 3D-Druckprozess. Wenn der Druck fertig ist, wird das Modell mit Keramik überzogen, um dem Kalk der Korallen möglichst ähnlich zu sein. Keramik ist daher deutlich besser geeignet, als zum Beispiel Stahl, was ursprünglich als Material verwendet werden sollte. Nach der Bearbeitung werden die Teile zum Installationsort transportiert und dort noch mit Beton befüllt (Quelle: 3druck.com).
Diese Methode wendet auch der Unternehmer Alex Goad aus Australien, der die Firma Reef Design Labs gründete. Er orientierte sich an den künstlichen Riffen der Malediven und rekonstruiert auch Riffe auf dem Meeresgrund. Raucher bringen die Teile auf den Meeresgrund und stecken sie zusammen, um möglichst reale Strukturen erstellen zu können (Quelle: business-punk.com).
Die jüngsten Entwicklungen, die Anfang April 2020 in der wissenschaftlichen Zeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht wurden, kommen von Forschern der Universität Cambridge in Großbritannien und der American University of California San Diego. Auch diese Forscher haben korallenähnliche Strukturen mit Hilfe von 3D-Druck erstellt (Quelle: innovationorigins.com). Zur Herstellung wurde hier jedoch Bioprinting-Techniken verwendet, die es möglich machen komplexe Strukturen von lebendem Gewebe zu imitieren (Quelle: 3dnatives.com). Im Labor vom Professor für Nanotechnik von der University of San Diego, Shaochen Chen, ist es innerhalb von wenigen Minuten möglich die detaillierten Strukturen der Korallen auf den Mikrometer genau nachzubilden. Die genutzten Materialien sind eine Kombination aus sogenannten Polymergelen und Hydrogelen. Sie sind mit Cellulose-Nanokristallen und lebenden Algenzellen angereichert. Diese Nanokristalle sind zur Verbesserung der Photosynthese-Eigenschaften der künstlichen Korallen, zudem befinden sich auf der Oberfläche winzige zylindrsiche Strukturen, die wie Korallententakel fungieren und Lebewesen anziehen (Quelle: epochtimes.de). Bei Tests der Forscher stellte sich heraus, dass die künstlichen Korallenstrukturen in der Lage sind dichte Populationen der wichtigen Algen anzusiedeln, die Population wuchs 100 Mal schneller als ohne Korallen (Quelle: innovationorigins.com).
Die Ergebnisse dieser Forscher bieten neue Perspektiven biologisch-imitierende Materialien und additive Fertigung durch Bioprinting in der Praxis anzuwenden, gerade im Bereich des Umweltschutzes (Quelle: 3dnatives.com). Die Riffe sind wie bereits erläutert extrem wichtig für das Ökosystem der Ozeane und viele Forscher fordern mehr Förderung für den Schutz der Korallenriffe, sowie einen generellen stärkeren Fokus auf den Klimaschutz. Falls sich nichts ändert, könnten bis 2050 bis zu 90% der Korallenriffe durch den Klimawandel sterben (Quelle: tierwelt.ch).
Wie findet ihr diese Methode zum Schutz und Wiederaufbau der Korallenriffe? Lasst es uns gerne wissen !