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