BARRIERA CORALLINA NATURALE STAMPATA IN 3D: INTRODUZIONE AL PROBLEMA E SOLUZIONI INNOVATIVE

L’erosione costiera, la graduale scomparsa della fauna marina locale e dei reefs, ovvero barriere coralline che costituiscono un ostacolo naturale alle onde e habitat per la fauna marina, devono essere considerate drammatiche conseguenze dei cambiamenti ambientali e dell’inquinamento causato dall’uomo. Secondo uno studio del 2003 di Cesar Environmental Economics Consulting (CEEC) nei Paesi Bassi, oltre il 27% delle barriere coralline del mondo sono già state perse. È stato inoltre stimato che il 60% delle barriere coralline del mondo sarà distrutto nel corso dei prossimi 30 anni al tasso attuale di distruzione. (Fonte: Cesar H, Burke L, Pet-Soede L. The economics of worldwide coral reef degradation. The Netherlands, International Coral Reef Action Network (ICRAN) e Cesar Environmental Economics Consulting (CEEC), 2003, puoi leggere la ricerca in pdf qui).

Secondo la statunitense National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), le barriere coralline sane hanno superfici ruvide e strutture complesse che dissipano gran parte della forza delle onde in arrivo; questo attutisce i danni alle coste di correnti marine, onde e tempeste, aiutando a prevenire perdita di vite, danni alle proprietà, e l’erosione. Inoltre, $ 29,8 miliardi di profitto netto globale delle barriere coralline, $ 9,0 miliardi è rappresentato dalla protezione delle coste che queste forniscono. Nei soli Stati Uniti, i temporali costieri rappresentano il 71% delle perdite nei recenti disastri annuali. Ogni evento costa circa $ 500 milioni, e anche se non tutti questi eventi si verificano nelle zone che naturalmente le ospitano, barriere coralline sane potrebbero ridurre i costi in queste regioni. Si stima che ogni metro di barriera protegga le proprietà per un valore di $ 47.000. In Florida, l’assenza di coralli causerebbe l’immersione di alcune parti dello Stato. In Brasile, la protezione delle coste offerta dalle barriere coralline e dalle mangrovie evita danni ogni anno per una stima tra $ 231 a $ 347 milioni. In confronto, il prodotto interno lordo del Brasile, nel 2007 è stato di $ 1,3 miliardi (Fonte: NOAA).

In risposta a questo problema che sta raggiungendo proporzioni catastrofiche, un certo numero di agenzie e gruppi di tutto il mondo stanno sviluppando programmi atti a 1) rallentare e ridurre le cause di distruzione delle barriere coralline naturali e, 2) sviluppare piani e strategie per la sostituzione di scogliere naturali danneggiate e distrutte attraverso il posizionamento di barriere artificiali. Il primo passo del governo degli Stati Uniti è stato compiuto con la National Fishing Enhancement Act (legge nazionale per il settore della pesca) del 1985, che comprendeva lo sviluppo di un Piano Nazionale Barriere Coralline Artificiali a lungo termine. Da allora, un certo numero di programmi sono stati avviati a livello federale, regionale e statale per affrontare e sviluppare finanziamenti per barriere artificiali.

Recentemente, come risposta alla necessità di tecnologie per reefs e barriere artificiali, Desamanera srl in Italia ha sentito il bisogno di sviluppare soluzioni innovative a questi problemi. Il loro interesse è stato guidato da un rapporto del Ministero dell’Ambiente italiano, che stima che in Italia circa il 42% dei 4.000 km di coste basse (su un totale di 7375 km di litorale) stanno scomparendo a causa dell’erosione. Il loro approccio è stato quello di coniugare la libertà nella progettazione di forme con le prestazioni di articoli stampati in 3D, prendendo la natura come modello ed incorporando la coscienza ambientale. In passato sono stati adottati approcci tradizionali come soluzioni possibili al problema, quali l’installazione di strutture in cemento prefabbricato (spesso progettate per altri scopi), o rimpiazzando la sabbia consumata dall’erosione, ma nel frattempo i costi di investimento e gli effetti negativi sull’ambiente hanno messo in ombra tutti i benefici ottenuti.

Questo è un grande problema che potrebbe essere discusso con un dettaglio di maggiore rilevanza, sia dal punto di vista scientifico che economico, e che va oltre la portata di questo articolo. Desamanera ritiene che la stampa 3D di grande formato ha il potenziale per affrontare efficacemente ed economicamente la creazione di barriere artificiali sul modello della natura, coerenti con le condizioni ambientali, che forniscano le basi per un recupero naturale degli ecosistemi perduti.

Reefs in 3D per la protezione delle coste

Il problema dell’erosione costiera deriva da un’alterazione del flusso e del deposito di rena sulle zone costiere per cause naturali (violente condizioni atmosferiche, onde, venti e correnti) o artificiali (dragaggio, costruzione di dighe, navigazione commerciale e da diporto, smaltimento rifiuti, cementificazione delle coste, etc.). È stato dimostrato che il posizionamento strategico di strutture solide sommerse può essere molto efficace nel mitigare l’erosione. Il loro posizionamento ottimale sotto la superficie del mare ha la diretta conseguenza di mitigare gli effetti delle correnti e delle maree in zone poco profonde, controllando il deposito dei sedimenti, le onde, e mitigando le correnti artificiali. È importante notare che ogni ecosistema locale si comporta e reagisce in modo diverso. Come conseguenza, l’attenuazione dell’erosione non può essere soddisfatta in tutti i settori di intervento con strutture standard pre-assemblate; ogni ecosistema necessita elementi specifici che si adattino perfettamente alla morfologia e prendano in considerazione processi naturali locali (correnti, maree, subsidenza tra questi) e artificiali. In generale, è stato dimostrato che l’introduzione di strutture sommerse ad una profondità che varia da 1,5 m a 2 m può portare a guadagni fino a 13 metri di spiaggia in tre anni, consolidando la costa e attenuando le onde (Fonte: Rhinoceros Report).

Il contributo in termini di innovazione che la stampa 3D della pietra in grandi dimensioni è in grado di fornire in questo campo è significativo. Il fatto che la stampa 3D non abbia alcun limite nella produzione di forme libere significa che grazie alla stampa 3D è possibile, dopo uno studio preliminare del sito e delle sue dinamiche ambientali, progettare e realizzare ogni reef con le specifiche e le caratteristiche più appropriate per stabilizzare un particolare tratto di costa. Solo attraverso l’uso della stampa 3D le strutture possono essere progettate per imitare le superfici ruvide e le strutture complesse che le barriere coralline sane utilizzano per dissipare gran parte della forza delle onde in arrivo. L’efficacia non si ottiene con strutture lisce dalla minima complessità. Una analisi del luogo con strumenti come Google Earth, GPS e macchine fotografiche (già sperimentati e realizzati negli Stati Uniti dalla Florida International University) può aiutare il processo decisionale per il posizionamento ottimale e la progettazione della struttura in funzione della morfologia della zona. Un altro strumento come Scan Sonar permette attraverso il suo uso di mappare vaste aree in tempi relativamente brevi, restituendo informazioni dettagliate sulla latitudine e longitudine, direzione e grado di stabilità e durata della scogliera (Fonte: Boskalis).

L’utilizzo di barriere artificiali stampate in 3D per proteggere la costa è in grado di fornire i seguenti vantaggi, come mostrato in recenti implementazioni:

• Riduzione della necessità di costosi riporti delle spiagge. Il ripascimento della sabbia è significativamente meno durevole rispetto alla creazione di barriere artificiali che richiedono lavori di ristrutturazione periodica. Inoltre, il ricambio delle spiagge può comportare la sepoltura di vita marina nelle zone poco profonde, con gravi conseguenze per l’ecosistema.
• Protezione della spiaggia e delle sue infrastrutture costiere dal moto ondoso. Grandi strutture sommerse con fori e fessure di varie dimensioni che non ostacolano il normale flusso di acqua forniscono anche protezione nelle occasioni di tempeste violente. In realtà, questi fenomeni erodono spesso la sabbia dalla costa e, nei casi peggiori, causano danni significativi agli edifici e alle infrastrutture costruite vicino al lungomare.
• Integrazione delle dinamiche naturali dell’ecosistema, supportandoli e non ostacolandoli. Approcci standard sul lungomare, come barriere di legno e vegetazione o frangiflutti possono rendere le coste sgradevoli, permanentemente inaccessibili, e dar luogo a squilibri dell’ecosistema che sono insalubri e nocivi.
• Arricchimento dell’habitat rendendolo più prolifico e accogliente per flora marina e fauna locale, migliorando così le attività ricreative e di svago locali.
• Fornire una soluzione flessibile ed economica che può essere definita e costruita sul luogo.

Reef stampati in 3D – Foto gallery

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