Réformer les récifs coralliens grâce à l’impression 3D

Les récifs coralliens du monde sont en train de disparaître en raison de nombreux facteurs tels que le réchauffement climatique et l’urbanisation accélérée des zones côtières, qui exercent une pression énorme sur la vie marine. « Le déclin rapide des récifs coralliens a accru le besoin d’explorer des méthodes interdisciplinaires pour la restauration des récifs », explique Natalie Levy, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’Université Bar-Ilan en Israël. « Examiner comment conserver la biodiversité des récifs coralliens est une question clé, mais il est également urgent d’investir dans des technologies susceptibles d’améliorer l’écosystème corallien et notre compréhension de l’environnement des récifs. »

Dans un article récemment publié dans la revue Science de l’environnement total, des chercheurs de quatre des principales universités israéliennes mettent en avant une méthode d’impression 3D qu’ils ont développée pour préserver les récifs coralliens. Leur innovation est basée sur la structure naturelle des récifs coralliens au large de la ville côtière israélienne d’Eilat, mais leur modèle est adaptable à d’autres environnements marins et peut aider à freiner la dévastation des récifs qui afflige les écosystèmes coralliens du monde entier.

La recherche conjointe a été dirigée par le professeur Oren Levy et Ph.D. l’étudiante Natalie Levy, de la Faculté des sciences de la vie Mina et Everard Goodman de l’Université Bar-Ilan, le professeur Ezri Tarazi et Ph.D. étudiant Ofer Berman, de la Faculté d’architecture et d’urbanisme du Technion, Prof. Tali Treibitz et Ph.D. l’étudiant Matan Yuval de l’Université de Haïfa et le professeur Yossi Loya de l’Université de Tel Aviv.

Le processus 3D commence par la numérisation de photographies sous-marines de récifs coralliens. A partir de ces informations visuelles, un modèle tridimensionnel du récif est assemblé avec une précision maximale. Des milliers d’images sont photographiées et envoyées au laboratoire pour calculer la forme complexe du récif et comment cette forme favorise l’évolution de la diversité des espèces récifales.

Ensuite, les chercheurs utilisent une méthode moléculaire de collecte d’informations génétiques environnementales qui fournit des données précises sur les organismes du récif. Ces données sont intégrées à d’autres paramètres et alimentent un algorithme de technologie 3D, permettant de construire un modèle interactif paramétrique du récif. Le modèle tridimensionnel peut être conçu pour s’adapter précisément à l’environnement récifal désigné.

L’étape finale est la translation et la réalisation d’un récif céramique en impression 3D. Les récifs sont faits d’une céramique unique qui est naturellement poreuse sous l’eau et fournit les besoins de construction et de restauration les plus idéaux pour la zone touchée, ou pour l’établissement d’une nouvelle structure de récif comme base pour la continuation de la vie. « L’impression tridimensionnelle avec un matériau naturel facilite la production d’unités très complexes et diverses, ce qui n’est pas possible avec les moyens habituels de production de moules », explique le professeur Ezri. Tarazi.

Le processus combine des algorithmes de numérisation 3D, ainsi qu’un échantillonnage d’ADN environnemental et un algorithme d’impression 3D qui permet un examen approfondi et précis des données de chaque récif ainsi que l’adaptation du modèle imprimé à un environnement récifal spécifique. De plus, les données peuvent être réintroduites dans l’algorithme pour vérifier le niveau d’efficacité et d’efficience de la conception après sa mise en œuvre, sur la base des informations collectées au cours du processus. « Les récifs artificiels existants ont du mal à reproduire la complexité des habitats coralliens et à héberger des espèces de récifs qui reflètent les environnements naturels. Nous introduisons une nouvelle interface 3D personnalisable pour produire des structures évolutives, en utilisant des données réelles collectées à partir des écosystèmes coralliens », souligne Natalie Levy. Ofer Berman ajoute : « L’utilisation de l’impression tridimensionnelle permet une grande liberté d’action dans la réalité des solutions basées sur des algorithmes, et l’assimilation d’une production durable pour le développement d’une réhabilitation marine à grande échelle. »

Cette étude répond à deux besoins cruciaux pour sauver les récifs coralliens, selon les chercheurs. Le premier est le besoin de solutions innovantes qui facilitent la restauration à grande échelle et qui peuvent être adaptées pour soutenir les récifs coralliens du monde entier. La seconde est la recréation de la complexité naturelle du récif corallien – à la fois en taille et en conception – qui attirera des espèces de récifs telles que les coraux, les poissons et les invertébrés qui soutiennent la repousse des récifs coralliens naturels. Les chercheurs installent actuellement plusieurs récifs imprimés en 3D dans le golfe d’Eilat. Ils pensent que les résultats qu’ils obtiendront les aideront à appliquer cette innovation à d’autres écosystèmes récifaux dans le monde.