Биорок

Биорок (также секрет ^{[ 1 ]}) представляет собой конструкционный материал, похожий на цемент небольшого электрического тока , образующийся при пропускании между подводными металлическими электродами , помещенными в морскую воду , в результате чего растворенные минералы скапливаются , на катоде образуя толстый слой известняка . Этот «процесс наращивания» можно использовать для создания строительных материалов или для создания искусственных «электрифицированных рифов» на благо кораллов и других морских обитателей. Обнаруженный Вольфом Хильбертцем в 1976 году, биорок был защищен патентами и товарным знаком , срок действия которых уже истек.

История

В 1970-е годы профессор Вольф Хильбертц , архитектор по образованию, изучал морские ракушки и рифы в Школе архитектуры Техасского университета . Он думал о том, как люди могли бы подражать тому, как растут кораллы. толстый слой различных материалов, включая известняк откладывается После предварительных работ в 1975 году, в 1976 году он обнаружил, что при пропускании электрического тока через соленую воду со временем на катоде . Более поздние эксперименты показали, что покрытие может утолщаться со скоростью 5 см в год, пока течет ток.

Первоначальный план Хильбертца заключался 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 следует патентовать, чтобы кто-либо мог использовать его в коммерческих целях. Однако, несколько раз его подводили, он основал компанию The Marine Resources Company, привлек венчурный капитал и подал ряд патентов, касающихся биорока. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Он распустил компанию Marine Resources в 1982 году. ^{[ 5 ]} поскольку его внимание сместилось на создание искусственных коралловых рифов (или электрифицированных рифов ) после встречи с Томасом Дж. Горо . Хильбертц заключил партнерство с Горо, который продолжил работу по восстановлению коралловых рифов и биороку 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 срастаясь вокруг катода, покрывая его толстым слоем материала, аналогичного по составу цементу на основе оксихлорида магния . Со временем катодная защита заменяет отрицательный ион хлорида (Cl-) растворенным бикарбонатом (HCO3-), что приводит к отверждению покрытия до смеси гидромагнезита и арагонита с выделением газообразного кислорода через пористую структуру. Измеренная прочность на сжатие составляет 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 с возрастом и самовосстанавливается при приложении силы. Этот процесс приводит к выбросу углекислого газа в атмосферу, а не к его улавливанию . ^{[ 7 ]}

Электрический ток, подаваемый при низком постоянном напряжении (часто <4 В) при малом токе, требуется на постоянной, импульсной или прерывистой основе, поэтому его можно генерировать поблизости от недорогого интегрированного источника возобновляемой энергии, такого как небольшой плавучий массив солнечных батарей . Один киловатт-час электричества аккумулирует от 0,4 до 1,5 килограммов (от 0,9 до 3,3 фунтов) биокамни, 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 металлической арматуры , на которой будет формироваться скала, которую можно создать на месте в форме, соответствующей местоположению и назначению. Электроэнергия подается между этой большой металлической конструкцией ( катодом ) и анодом гораздо меньшего размера. Коралл также извлекает выгоду из 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 «Минеральные наросты крупных поверхностных конструкций, строительных деталей и элементов» 1981 г. ( истёк срок действия )
US 4440605 «Ремонт железобетонных конструкций минеральным нарастанием» 1984 г. (истёк срок действия)
US 4461684 «Наращивание покрытий и минерализация материалов для защиты от биоразложения» 1984 г. (истек срок действия).
США 5543034 «Способ усиления роста водных организмов и структуры, создаваемые им» 1996 г. (истёк срок действия)

Торговая марка

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

Ссылки

^ «Термические, влаго- и механические свойства Seacrete: экологически чистого строительного материала, выращенного в море» . Исследовательский гейт . Октябрь 2020.
^ Хильбертц, WH и др., «Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и применения», IEEE, Journal of Oceanic Engineering , Vol. 4, № 3, стр. 94–113, июль 1979 г.
^ « Выращивание зданий в морской воде» . Христианский научный монитор . 21 апреля 1980 г. Подводная аккреция может оказаться недорогим способом защиты и укрепления подводных свай портовых сооружений и даже заделки трещин в железобетоне. Его можно было бы использовать для строительства волноломов и причалов для судов. Г-н Хильбертц также планирует выращивать строительные компоненты под водой для строительства на суше, а также создавать полностью сформированные конструкции с простой конструкцией.
^ «Выращивание зданий: подводное строительство посредством нарастания минералов» . Новости Матери-Земли . Март 1980 года.
^ Компания «Морские ресурсы» . Открытые корпоративы .
^ Хильбертц, штат Вашингтон; и др. (июль 1979 г.). «Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и применения». Журнал океанической инженерии . 4 (3): 94–113. Бибкод : 1979IJOE....4...94H . дои : 10.1109/JOE.1979.1145428 .
^ "ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ" . Глобальный альянс коралловых рифов . Проверено 5 января 2021 г. Является ли известняк (или биорок) атмосферным поглотителем CO2? Нет! Это источник. Это сложный вопрос, который кажется соблазнительно простым, но в то же время обманчиво простым, и на котором так много людей сбились с пути. Интуитивно кажется очевидным, что, поскольку отложение известняка удаляет растворенный неорганический углерод из океана, это должно быть компенсировано растворением одной молекулы атмосферного CO2 в океане, но на самом деле происходит обратное. Причина в том, что в океане гораздо больше растворенного неорганического углерода в форме ионов бикарбоната, чем CO2 в атмосфере, а океан представляет собой систему с буферным pH.
^ Ортега, Альваро (1989). «Базовая технология: наращивание минералов для укрытия. Морская вода как источник для строительства» (PDF) . MIMAR Архитектура в разработке . 32 : 60–63.
^ Бальбоса, Энрике Амат (1994). «Предварительное исследование морской аккреции». Журнал «Архитектура и урбанистика» . 15 (243).
^ «BIOROCK - Подробности о торговой марке» . Торговые марки Justia .

Опубликованные работы

Хильбертц В.Х. Морская архитектура: альтернатива // Арх. наук. Преподобный, 1976 г.
Хильбертц, В.Х., Технология наращивания минералов: применение в архитектуре и аквакультуре с Д. Флетчером и К. Крауссом, Промышленный форум, 1977 г.
Хильбертц, В.Х., Строительная среда, которая растет , в: Футурист (июнь 1977 г.): 148–49.
Хильбертц, WH и др., Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и применения , в: Журнал IEEE по океанической инженерии, Vol. ОЕ-4, № 3, стр. 94–113, 1979 г.
Ортега, Альваро, Базовая технология: наращивание полезных ископаемых для укрытия. Морская вода как источник строительства , MIMAR 32: Архитектура в развитии , № 32, стр. 60–63, 1989 г.
Хильбертц, В.Х., Строительный материал, вырабатываемый солнечной энергией из морской воды, для смягчения глобального потепления , в: Building Research & Information, том 19, выпуск 4, июль 1991 г., страницы 242–255.
Хильбертц, В.Х., Строительный материал, вырабатываемый солнечной энергией из морской воды, как поглотитель углерода , Амбио, 1992 г.
Бальбоса, Энрике Амат, Журнал «Архитектура и урбанизм» , Том 15, вып. 243, 1994 г.
Горо, Т.Дж. + Хильбертц, У.Х. + Эванс, С. + Горо, П. + Гутцайт, Ф. + Деспейн, К. + Хендерсон, Ж. + 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

[1] «Термические, влаго- и механические свойства Seacrete: экологически чистого строительного материала, выращенного в море» . Исследовательский гейт . Октябрь 2020.

[2] Хильбертц, WH и др., «Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и применения», IEEE, Journal of Oceanic Engineering , Vol. 4, № 3, стр. 94–113, июль 1979 г.

[3] « Выращивание зданий в морской воде» . Христианский научный монитор . 21 апреля 1980 г. Подводная аккреция может оказаться недорогим способом защиты и укрепления подводных свай портовых сооружений и даже заделки трещин в железобетоне. Его можно было бы использовать для строительства волноломов и причалов для судов. Г-н Хильбертц также планирует выращивать строительные компоненты под водой для строительства на суше, а также создавать полностью сформированные конструкции с простой конструкцией.

[4] «Выращивание зданий: подводное строительство посредством нарастания минералов» . Новости Матери-Земли . Март 1980 года.

[5] Компания «Морские ресурсы» . Открытые корпоративы .

[Hilbertz,_W._H._pp._94-113-6] Хильбертц, штат Вашингтон; и др. (июль 1979 г.). «Электроосаждение минералов в морской воде: эксперименты и применения». Журнал океанической инженерии . 4 (3): 94–113. Бибкод : 1979IJOE....4...94H . дои : 10.1109/JOE.1979.1145428 .

[7] "ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ" . Глобальный альянс коралловых рифов . Проверено 5 января 2021 г. Является ли известняк (или биорок) атмосферным поглотителем CO2? Нет! Это источник. Это сложный вопрос, который кажется соблазнительно простым, но в то же время обманчиво простым, и на котором так много людей сбились с пути. Интуитивно кажется очевидным, что, поскольку отложение известняка удаляет растворенный неорганический углерод из океана, это должно быть компенсировано растворением одной молекулы атмосферного CO2 в океане, но на самом деле происходит обратное. Причина в том, что в океане гораздо больше растворенного неорганического углерода в форме ионов бикарбоната, чем CO2 в атмосфере, а океан представляет собой систему с буферным pH.

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

[9] Бальбоса, Энрике Амат (1994). «Предварительное исследование морской аккреции». Журнал «Архитектура и урбанистика» . 15 (243).

[trademark-10] «BIOROCK - Подробности о торговой марке» . Торговые марки Justia .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]