Biorock - Biorock
Biorock (også seacrete ) er en sement -lignende teknikk materiale som dannes når en liten elektrisk strøm føres mellom undervannsmetallelektroder plassert i sjøvann forårsaker oppløste mineraler til accrete på katoden for å danne et tykt lag av kalksten . Denne 'akkresjonsprosessen' kan brukes til å lage byggematerialer eller til å lage kunstige 'elektrifiserte skjær' til fordel for koraller og annet sjøliv. Oppdaget av Wolf Hilbertz i 1976, ble biorock beskyttet av patenter og et varemerke som nå er utløpt.
Historie
I løpet av 1970-tallet studerte professor Wolf Hilbertz , en arkitekt med utdannelse, skjell og skjær ved School of Architecture ved University of Texas . Han tenkte på hvordan mennesker kunne etterligne måten koraller vokser på. Etter forarbeid i 1975, i 1976, oppdaget han at ved å føre elektriske strømmer gjennom saltvann, over tid, ble et tykt lag av forskjellige materialer inkludert kalkstein avsatt på katoden . Senere eksperimenter viste at belegget kunne tykne med en hastighet på 5 cm per år så lenge strømmen strømmer.
Hilbertz opprinnelige plan var å bruke denne teknologien til å dyrke rimelige strukturer i havet. Han redegjorde for sin grunnleggende teori i et teknisk tidsskrift i 1979, og mente at prosessen ikke skulle patenteres slik at den kunne bli utnyttet kommersielt av noen. Etter å ha blitt sviktet flere ganger inkorporerte han et selskap, The Marine Resources Company, skaffet seg risikovillig kapital og arkiverte en rekke patenter knyttet til biorock.
Han oppløste Marine Resources Company i 1982 da fokus flyttet til å skape kunstige korallrev (eller elektrifiserte rev ) etter å ha møtt Thomas J. Goreau . Hilbertz dannet et partnerskap med Goreau, som fortsatte korallrev restaurering og biorock etter Hilbertz 'død i 2007.
Prosess
Den kjemiske prosess som finner sted på katoden er som følger: Kalsiumkarbonat ( aragonitt ), kombineres med magnesium , klorid og hydroksyl -ioner til langsomt accrete rundt katoden belegge den med et tykt lag av materiale med lignende sammensetning som magnesiumoksyklorid sement. Over tid erstatter katodisk beskyttelse det negative kloridionet (Cl-) med oppløst bikarbonat (HCO3-) for å herde belegget til en hydromagnesitt - aragonittblanding med gassformig oksygen som utvikler seg gjennom den porøse strukturen. Trykkstyrken er målt fra 2520 til 36,9 MPa fra 3720 til 5350 psi , sammenlignet med betongen som brukes til fortau. Materialet vokser raskt, styrker seg med alderen og reparerer seg selv mens strøm påføres. Prosessen er en som slipper ut karbondioksid i atmosfæren i stedet for å sekvestre den.
Den elektriske strømmen, levert av en lav DC- spenning (ofte <4 volt) ved en lav strøm, kreves kontinuerlig, pulsert eller intermitterende, og kan derfor genereres i nærheten fra en billig integrert fornybar energikilde , for eksempel en liten flytende solcellepanel . En kilowatt time med strøm tilfører ca. 0,4 til 1,5 kilo biorock, avhengig av parametere som dybde, elektrisk strøm, saltinnhold og vanntemperatur .
Elektrifisert rev
Elektrifiserte skjær kan konstrueres ved hjelp av Biorock-prosessen som gir et substrat som koraller trives på, og ligner veldig på det til et naturlig rev. Det strukturelle elementet i revet kan konstrueres av lavpris armeringsjernmetall som berget vil danne på, som kan opprettes lokalt i en form som passer til plasseringen og formålet. Strøm tilføres mellom denne store metallstrukturen ( katoden ) og en mye mindre anode. Korall har også fordeler av det elektrifiserte og oksygenerte revmiljøet som dannes rundt katoden. Høye nivåer av oppløst oksygen gjør det svært attraktivt for marine organismer, spesielt finnfisk.
Patenter
- US 4246075 "Mineraltilvekst av store overflatestrukturer, bygningskomponenter og elementer" 1981 ( utløpt )
- US 4440605 "Reparasjon av konstruksjoner av armert betong ved mineralutvinning" 1984 (utløpt)
- US 4461684 " Akkresjonsbelegg og mineralisering av materialer for beskyttelse mot biologisk nedbrytning" 1984 (utløpt)
- US 5543034 "Metode for å øke veksten av vannlevende organismer og strukturer opprettet derved" 1996 (utløpt)
Varemerke
Begrepet Biorock ble beskyttet av et varemerke mellom 2000 og 2010, men kan nå brukes uten begrensning.
Referanser
Publiserte arbeider
- Hilbertz, WH, Marin arkitektur: et alternativ , i: Arch. Sci. Rev., 1976
- Hilbertz, WH, Mineral accretion technology: applikasjoner for arkitektur og havbruk med D. Fletcher und C. Krausse, Industrial Forum, 1977
- Hilbertz, WH, Bygningsmiljøer som vokser , i: The Futurist (juni 1977): 148-49
- Hilbertz, WH et al., Elektrodeponering av mineraler i sjøvann : Eksperimenter og applikasjoner , i: IEEE Journal on Oceanic Engineering, Vol. OE-4, nr. 3, s. 94–113, 1979
- Ortega, Alvaro, Basic Technology: Mineral Accretion for Shelter. Seawater as a Source for Building , MIMAR 32: Architecture in Development , nr. 32, s. 60–63, 1989
- Hilbertz, WH, solgenerert byggemateriale fra sjøvann for å redusere global oppvarming , i: Building Research & Information, bind 19, utgave 4. juli 1991, side 242 - 255
- Hilbertz, WH, solgenerert byggemateriale fra sjøvann som en vask for karbon , Ambio 1992
- Balbosa, Enrique Amat, Revista Arquitectura y Urbanismo , Vol. 15, nei. 243, 1994
- Goreau, TJ + Hilbertz, WH + Evans, S. + Goreau, P. + Gutzeit, F. + Despaigne, C. + Henderson, C. + Mekie, C. + Obrist, R. + Kubitza, H., Saya de Malha Expedition, mars 2002 , 101 s., Sun & Sea eV Hamburg, Tyskland, august 2002