Биорок

Биоронк (также сикрит ^[1] ) — это подобный цементу строительный материал, образующийся при пропускании небольшого электрического тока между подводными металлическими электродами, помещенными в морскую воду , в результате чего растворенные минералы налипают на катод , образуя толстый слой известняка . Этот «процесс налипания» можно использовать для создания строительных материалов или для создания искусственных «электрифицированных рифов» на благо кораллов и других морских обитателей. Открытый Вольфом Хильбертцем в 1976 году, биорок был защищен патентами и товарным знаком , срок действия которых истек.

История

В 1970-х годах профессор Вольф Хильбертц , архитектор по образованию, изучал ракушки и рифы в Школе архитектуры Техасского университета . Он думал о том, как люди могли бы подражать способу роста кораллов. После предварительной работы в 1975 году, в 1976 году он обнаружил, что при пропускании электрического тока через соленую воду со временем на катоде осаждается толстый слой различных материалов, включая известняк . Более поздние эксперименты показали, что покрытие может утолщаться со скоростью 5 см в год до тех пор, пока течет ток.

Первоначальный план Хильбертца состоял в том, чтобы использовать эту технологию для выращивания недорогих структур в океане. Он подробно изложил свою основную теорию в техническом журнале в 1979 году, ^[2] полагая, что этот процесс не должен быть запатентован, чтобы его мог использовать в коммерческих целях кто угодно. Однако, будучи несколько раз разочарованным, он основал компанию The Marine Resources Company, привлек венчурный капитал и подал ряд патентов , касающихся биорока. ^[3]^[4]

Он распустил Marine Resources Company в 1982 году ^[5], поскольку его внимание переключилось на создание искусственных коралловых рифов (или электрифицированных рифов ) после встречи с Томасом Дж. Горо . Хильбертц сформировал партнерство с Горо, которое продолжило работу по восстановлению коралловых рифов и биорока после смерти Хильбертца в 2007 году.

Процесс

Химический процесс, происходящий на катоде, выглядит следующим образом: карбонат кальция ( арагонит ) соединяется с ионами магния , хлорида и гидроксила , медленно скапливаясь вокруг катода, покрывая его толстым слоем материала, похожего по составу на цемент из оксихлорида магния . Со временем катодная защита заменяет отрицательный ион хлорида (Cl-) растворенным бикарбонатом (HCO3-), чтобы затвердеть покрытие до смеси гидромагнезита и арагонита с газообразным кислородом, выделяющимся через пористую структуру. Прочность на сжатие была измерена от 3720 до 5350 фунтов на квадратный дюйм (от 25,6 до 36,9 МПа), что сопоставимо с бетоном, используемым для тротуаров. ^[6] Материал быстро растет, укрепляется со временем и самовосстанавливается при подаче энергии. Этот процесс заключается в том, что углекислый газ выбрасывается в атмосферу , а не изолируется . ^[7]

Электрический ток, подаваемый низким постоянным напряжением (часто <4 вольт) при низком токе, требуется на постоянной, импульсной или прерывистой основе, которая, следовательно, может быть сгенерирована поблизости от недорогого интегрированного возобновляемого источника энергии, такого как небольшая плавучая солнечная панель . Один киловатт-час электроэнергии накапливает около 0,4–1,5 килограммов (0,9–3,3 фунта) биокамня, в зависимости от таких параметров, как глубина, электрический ток, соленость и температура воды . ^[8]^[9]

Электрифицированный риф

Электрифицированные рифы могут быть построены с использованием процесса Biorock, который обеспечивает субстрат , на котором процветают кораллы, очень похожий на субстрат естественного рифа. Структурный элемент рифа может быть построен из недорогой арматуры , на которой будет формироваться скала, которая может быть создана локально в форме, соответствующей местоположению и цели. Электропитание подается между этой большой металлической конструкцией ( катодом ) и гораздо меньшим анодом. Коралл также выигрывает от электрифицированной и насыщенной кислородом рифовой среды, которая образуется вокруг катода. Высокий уровень растворенного кислорода делает его очень привлекательным для морских организмов, особенно плавниковых рыб.

Патенты

US 4246075 «Минеральное нарастание на крупных поверхностных конструкциях, строительных компонентах и элементах» 1981 г. ( истек срок действия )
US 4440605 «Ремонт железобетонных конструкций методом минерального наращивания» 1984 (истек срок действия)
US 4461684 «Наращивание покрытий и минерализация материалов для защиты от биодеградации» 1984 (истек срок действия)
US 5543034 «Способ усиления роста водных организмов и созданные с его помощью структуры» 1996 (истек срок действия)

Торговая марка

Термин Biorock был защищен торговой маркой в период с 2000 по 2010 год, но теперь его можно использовать без ограничений. ^[10]

Ссылки

^ «Термические, влагосодержащие и механические свойства Seacrete: устойчивый строительный материал, выращенный в море». Researchgate . Октябрь 2020 г.
^ Hilbertz, W. H, et al., «Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и применение», IEEE, Журнал океанической инженерии , том 4, № 3, стр. 94–113, июль 1979 г.
^ "Выращивание зданий в морской воде". Christian Science Monitor . 21 апреля 1980 г. Подводное наращивание может оказаться недорогим способом защиты и укрепления подводных свай в портовых сооружениях и даже заделывания трещин в железобетоне. Его можно использовать для строительства волнорезов и причалов для кораблей. Г-н Хильбертц также предполагает выращивание строительных компонентов под водой для строительства на суше, а также создание некоторых полностью сформированных конструкций с простыми конструкциями.
^ "Grow Buildings: Подводное строительство посредством минеральных отложений". Mother Earth News . Март 1980 г.
^ "Компания морских ресурсов". Открытые корпорации .
^ Hilbertz, WH; et al. (Июль 1979). «Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и приложения». Журнал океанической инженерии . 4 (3): 94–113. Bibcode : 1979IJOE....4...94H. doi : 10.1109/JOE.1979.1145428.
^ "FAQ". Global Coral Reef Aliance . Получено 5 января 2021 г. Является ли известняк (или биорок) поглотителем CO2 в атмосфере. Нет! Это источник. Это сложный вопрос, который кажется соблазнительно, но обманчиво простым, и в котором так много людей сбились с пути. Интуитивно кажется очевидным, что, поскольку отложение известняка удаляет растворенный неорганический углерод из океана, это должно компенсироваться одной молекулой атмосферного CO2, растворяющейся в океане, но на самом деле происходит обратное. Причина в том, что в океане гораздо больше растворенного неорганического углерода в форме иона бикарбоната, чем CO2 в атмосфере, а океан представляет собой буферную систему pH.
^ Ортега, Альваро (1989). «Базовая технология: Минеральное наращивание для укрытия. Морская вода как источник для строительства» (PDF) . Архитектура MIMAR в развитии . 32 : 60–63.
^ Бальбоса, Энрике Амат (1994). «Предварительная студия пристани для яхт». Ревиста Архитектура и Урбанизм . 15 (243).
^ "BIOROCK - Сведения о торговой марке". Торговые марки Justia .

Опубликованные работы

Гильбертц, WH, Морская архитектура: альтернатива , в: Arch. Sci. Rev., 1976
Хильбертц, WH, Технология наращивания минералов: применение в архитектуре и аквакультуре совместно с Д. Флетчером и К. Крауссом, Промышленный форум, 1977 г.
Хильбертц, У. Х., Создание среды, которая растет , в: The Futurist (июнь 1977 г.): 148-49
Хильбертц, У. Х. и др., Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и применение , в: Журнал IEEE по океанической инженерии, т. OE-4, № 3, стр. 94–113, 1979
Ортега, Альваро, Базовая технология: Минеральное наращивание для укрытия. Морская вода как источник для строительства , MIMAR 32: Архитектура в развитии , № 32, стр. 60–63, 1989
Хильбертц, У. Х., Строительный материал, полученный с помощью солнечной энергии из морской воды, для смягчения глобального потепления , в: Building Research & Information, том 19, выпуск 4, июль 1991 г., страницы 242–255
Хильбертц, У. Х., Строительный материал, полученный с помощью солнечной энергии из морской воды как поглотитель углерода , Ambio 1992
Бальбоса, Энрике Амат, Revista Arquitectura y Urbanismo , Vol. 15, нет. 243, 1994 г.
Горо, Т.Дж. + Хильбертц, У.Х. + Эванс, С. + Горо, П. + Гутцайт, Ф. + Деспейн, К. + Хендерсон, К. + Меки, К. + Обрист, Р. + Кубица, Х., Сая де Экспедиция Малха, март 2002 г. , 101 стр., Sun&Sea eV Гамбург, Германия, август 2002 г.

Внешние ссылки

Сайт Вольфа Хильбертца
Глобальный альянс по защите коралловых рифов

[1] «Термические, влагосодержащие и механические свойства Seacrete: устойчивый строительный материал, выращенный в море». Researchgate . Октябрь 2020 г.

[2] Hilbertz, W. H, et al., «Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и применение», IEEE, Журнал океанической инженерии , том 4, № 3, стр. 94–113, июль 1979 г.

[3] "Выращивание зданий в морской воде". Christian Science Monitor . 21 апреля 1980 г. Подводное наращивание может оказаться недорогим способом защиты и укрепления подводных свай в портовых сооружениях и даже заделывания трещин в железобетоне. Его можно использовать для строительства волнорезов и причалов для кораблей. Г-н Хильбертц также предполагает выращивание строительных компонентов под водой для строительства на суше, а также создание некоторых полностью сформированных конструкций с простыми конструкциями.

[4] "Grow Buildings: Подводное строительство посредством минеральных отложений". Mother Earth News . Март 1980 г.

[5] "Компания морских ресурсов". Открытые корпорации .

[Hilbertz,_W._H._pp._94-113-6] Hilbertz, WH; et al. (Июль 1979). «Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и приложения». Журнал океанической инженерии . 4 (3): 94–113. Bibcode : 1979IJOE....4...94H. doi : 10.1109/JOE.1979.1145428.

[7] "FAQ". Global Coral Reef Aliance . Получено 5 января 2021 г. Является ли известняк (или биорок) поглотителем CO2 в атмосфере. Нет! Это источник. Это сложный вопрос, который кажется соблазнительно, но обманчиво простым, и в котором так много людей сбились с пути. Интуитивно кажется очевидным, что, поскольку отложение известняка удаляет растворенный неорганический углерод из океана, это должно компенсироваться одной молекулой атмосферного CO2, растворяющейся в океане, но на самом деле происходит обратное. Причина в том, что в океане гораздо больше растворенного неорганического углерода в форме иона бикарбоната, чем CO2 в атмосфере, а океан представляет собой буферную систему pH.

[8] Ортега, Альваро (1989). «Базовая технология: Минеральное наращивание для укрытия. Морская вода как источник для строительства» (PDF) . Архитектура MIMAR в развитии . 32 : 60–63.

[9] Бальбоса, Энрике Амат (1994). «Предварительная студия пристани для яхт». Ревиста Архитектура и Урбанизм . 15 (243).

[trademark-10] "BIOROCK - Сведения о торговой марке". Торговые марки Justia .