海洋的健康對于地球的福祉至關(guān)(guān)重要。然而，它們面臨著(zhù)越來(lái)越多的挑戰(zhàn)：氣候變化導(dǎo)致的變暖和酸化、導(dǎo)致海洋生物窒息的塑料污染、棲息地破壞、海平面上升和不可持續(xù)的捕撈方式。所有這些問(wèn)題都會(huì )削弱海洋生態(tài)(tài)系統(tǒng)，危及物種，擾亂依賴(lài)海洋健康的沿海經(jīng)(jīng)濟。需要立即采取解決方案來(lái)減輕這些影響并為子孫后代保護我們的海洋資源。

其中許多問(wèn)題都是人為的——例如，沿海開(kāi)發(fā)(fā)和底拖網(wǎng)(wǎng)捕撈等活動(dòng)造成的棲息地破壞，以及過(guò)度捕撈造成的魚(yú)類(lèi)種群減少。氣候變化和極地冰融化導(dǎo)致海平面上升的威脅也是沿海社區(qū)的主要擔憂(yōu)。無(wú)論如何，很明顯，普遍存在的問(wèn)題威脅著(zhù)海洋生物多樣性并影響世界各地的沿海社區(qū)。幸運的是，面對這些挑戰(zhàn)，3D打印等創(chuàng )(chuàng)新技術(shù)(shù)正在成為海洋保護斗爭中的有用工具。

圖片來(lái)源：BBC

3D打印提供了獨特的解決方案來(lái)應(yīng)對這些海洋可持續(xù)發(fā)(fā)展挑戰(zhàn)。與經(jīng)(jīng)常產(chǎn)(chǎn)生大量浪費的傳統(tǒng)制造方法不同，3D打印可以實(shí)現(xiàn)精確、個(gè)性化的生產(chǎn)(chǎn)。這激發(fā)(fā)了人們對使用增材制造和其他3D技術(shù)(shù)（例如3D掃描）來(lái)解決環(huán)(huán)境問(wèn)題（包括海洋問(wèn)題）的興趣。通過(guò)轉(zhuǎn)向增材制造，不同的團體不僅找到了解決海洋保護問(wèn)題的創(chuàng )(chuàng)造性方法，而且還能夠以更環(huán)(huán)保的方式做到這一點(diǎn)。

珊瑚礁恢復(fù)

珊瑚礁是地球上生物多樣性最豐富的生態(tài)(tài)系統(tǒng)之一。然而，它們?nèi)找媸艿綒夂蜃兓?、污雀偼舞\|(zhì)損害的威脅。將3D打印集成到珊瑚礁修復(fù)中是減輕這些威脅的一種有前途的方法。D-Shape和Archireef等公司是這方面的專(zhuān)家，他們使用3D打印來(lái)創(chuàng )(chuàng)建模仿天然珊瑚構(gòu)造的人工魚(yú)礁結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)為海洋生物提供了重要的棲息地，并促進(jìn)珊瑚幼蟲(chóng)的生長(cháng)，從而促進(jìn)珊瑚礁的恢復(fù)和恢復(fù)力。增材制造可以在減輕珊瑚礁威脅方面發(fā)(fā)揮作用，自2001年以來(lái)，14%的珊瑚礁已經(jīng)(jīng)消失。

照片來(lái)源：Kind Designs

事實(shí)上，創(chuàng )(chuàng)造新的珊瑚礁是一項極其重要的使命。珊瑚礁的破壞意味著(zhù)整個(gè)生態(tài)(tài)系統(tǒng)的死亡，導(dǎo)致一些動(dòng)物的滅絕，給地球帶來(lái)長(cháng)期后果，包括醫(yī)療保健方面的挫折。然而，重建珊瑚礁很困難，因為它們必須像自然珊瑚礁一樣有吸引力。這就是增材制造發(fā)(fā)揮作用的地方。

增材制造提供的靈活性和幾何復(fù)雜性使得能夠創(chuàng )(chuàng)建比傳統(tǒng)方法更有趣和動(dòng)態(tài)(tài)的結(jié)構(gòu)。此外，由于珊瑚礁的破壞是一個(gè)環(huán)(huán)境問(wèn)題，許多人都被3D打印所吸引，它可以用赤土等天然材料來(lái)創(chuàng )(chuàng)建珊瑚礁，同時(shí)減少浪費。這些是該領(lǐng)(lǐng)域采用3D打印的主要原因。

通過(guò)增材制造恢復(fù)珊瑚礁還可以用于其他目的。例如，總部位于邁阿密的科技公司Kind Designs已轉(zhuǎn)向使用3D打印來(lái)修復(fù)珊瑚礁。然而，它的與眾不同之處在于，它以創(chuàng )(chuàng)新的方式應(yīng)用這項技術(shù)(shù)來(lái)同時(shí)應(yīng)對多種環(huán)(huán)境挑戰(zhàn)。

意識到海岸侵蝕和海洋生物多樣性下降帶來(lái)的雙重威脅，Kind Designs開(kāi)發(fā)(fā)了一種革命性的解決方案：3D打印活海堤。與經(jīng)(jīng)常加劇環(huán)(huán)境退化的傳統(tǒng)混凝土海堤不同，Kind Designs的活海堤提供了抵御海平面上升的強大屏障，同時(shí)充當動(dòng)態(tài)(tài)海洋生態(tài)(tài)系統(tǒng)，類(lèi)似于珊瑚礁。這些海堤旨在模仿紅樹(shù)林根等自然海洋棲息地，為各種水生物種提供庇護和繁殖地，有助于增強生態(tài)(tài)恢復(fù)力。

Kind Designs設(shè)計的活堤（圖片來(lái)源：Kind Designs）

Kind Designs創(chuàng )(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Anya Freeman補充道：“這些墻在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)海堤相同：相同的PSI、相同的加固和相同的安裝方法。然而，由于仿生學(xué)的材料成分和設(shè)計原理，這些墻也可以充當海洋棲息地。它們具有大型洞穴，可以保護海洋生物免受捕食者的侵害，其粗糙度和紋理非常適合小生物附著(zhù)和生長(cháng)，即使在極端天氣情況下也是如此。

這些堤壩的另一個(gè)特點(diǎn)是它們由不含金屬或氯化物的專(zhuān)有材料混合物建造而成。它確保有害化學(xué)物質(zhì)(zhì)不會(huì )滲入海洋，這與傳統(tǒng)的海堤形成鮮明對比，傳統(tǒng)的海堤會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而退化，造成環(huán)(huán)境風(fēng)險并導(dǎo)致棲息地喪失。“我們的材料已成功用于人工魚(yú)礁項目，甚至飲用水水庫。盡管我們剛剛開(kāi)始安裝它們，但我們擁有該材料多年來(lái)在其他海洋和環(huán)(huán)境應(yīng)用中使用的歷史數(shù)據(jù)，”Anya Freeman解釋道。

3D打印并不是唯一可用于保護珊瑚的技術(shù)(shù)：3D掃描可提供有關(guān)(guān)水下生態(tài)(tài)系統(tǒng)的詳細信息，進(jìn)一步加強海洋保護工作。例如，Artec 3D的Spider 3D掃描儀正在徹底改變科學(xué)家研究珊瑚礁的方式。通過(guò)創(chuàng )(chuàng)建精確的珊瑚結(jié)構(gòu)3D模型，研究人員可以以前所未有的精度跟蹤不斷變化的生長(cháng)模式、形態(tài)(tài)和總體健康狀況。

Spider 3D掃描儀（照片來(lái)源：Artec 3D）

“憑借藍光技術(shù)(shù)，高分辨率Artec Spider可保證最佳的掃描質(zhì)(zhì)量。它非常適合以堅定的精度和鮮艷的色彩捕捉小物體或復(fù)雜的細節(jié)?！盇rtec 3D創(chuàng )(chuàng)始人兼首席體驗官Sergey Sukhovey說(shuō)道。這種能力對于量化溫度變化和污染等環(huán)(huán)境壓力因素對珊瑚恢復(fù)能力的影響非常寶貴。

正如Sergey Sukhovey在討論牙簽和針?lè )椒ǖ确椒〞r(shí)所強調(diào)的那樣，Spider的非侵入性?huà)呙璺椒ㄗ畲笙薅鹊販p少了對海洋生態(tài)(tài)系統(tǒng)的破壞。這種方法允許掃描整個(gè)珊瑚而無(wú)需重新定位它們，這進(jìn)一步保護了它們脆弱的結(jié)構(gòu)。最終，它使研究人員能夠通過(guò)測量珊瑚尺寸來(lái)量化隨時(shí)間的變化，從而為珊瑚礁的可持續(xù)管理和保護提供重要信息。

他補充道：“吉森大學(xué)的3D掃描儀能夠促進(jìn)這項研究對于海洋可持續(xù)發(fā)(fā)展至關(guān)(guān)重要，因為在氣候變化、過(guò)度捕撈和污染等無(wú)情的環(huán)(huán)境壓力下，地球上超過(guò)50%的珊瑚礁已經(jīng)(jīng)消失。在20世紀50年代留下的人中，高達90%可能無(wú)法在接下來(lái)的100年中生存。如果所有的珊瑚都死了，魚(yú)也會(huì )死?！?/span>

海洋垃圾的清除和回收

除了對珊瑚礁的破壞之外，海洋中無(wú)處不在的塑料垃圾對海洋生物和生態(tài)(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了另一個(gè)重大威脅。每年有超過(guò)1600萬(wàn)噸塑料和其他海洋垃圾進(jìn)入海洋生態(tài)(tài)系統(tǒng)，保護海洋的需求變得前所未有的緊迫。

幸運的是，像Fishy Filaments這樣的初創(chuàng )(chuàng)公司正在解決這個(gè)問(wèn)題，將廢棄的漁網(wǎng)(wǎng)變成高質(zhì)(zhì)量的尼龍絲。漁網(wǎng)(wǎng)通常由尼龍單絲制成，對世界漁具做出了重大貢獻，但由于其持久性和影響而造成環(huán)(huán)境問(wèn)題。

照片來(lái)源：奧利弗·雷德利項目

Fishy Filaments創(chuàng )(chuàng)始人Ian Falconer解釋道：“我們并不是真正的3D打印公司。我們是一家回收基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)發(fā)(fā)商，擁有一套能夠在超本地規(guī)模上運營(yíng)并生產(chǎn)(chǎn)特定材料的技術(shù)(shù)。這種規(guī)模非常適合3D打印，而尼龍6材料很早就成為3D打印世界的一部分。?

Fishy Filaments通過(guò)使港口一級的回收經(jīng)(jīng)濟可行來(lái)提供基本服務(wù)(wù)。目標是“使?jié)O具的良好管理有利可圖”，使當?shù)厴鐓^(qū)從回收工作中受益。其再生尼龍材料OrCA旨在打破中小型制造技術(shù)(shù)的界限。通過(guò)這樣做，他們減少了塑料廢物對環(huán)(huán)境的影響，并支持傳統(tǒng)和增材制造行業(yè)(yè)的可持續(xù)實(shí)踐。

Fishy Filaments的OrCA細絲（照片來(lái)源：Fishy Filaments）

Ian Falconer繼續(xù)說(shuō)道：“我們將提供所謂的縮放技術(shù)(shù)。我們的目標是取代單一、集中、碳效率低的塑料回收工廠(chǎng)，這些工廠(chǎng)每年只能回收全球使用的尼龍單絲網(wǎng)(wǎng)的15-20%。通過(guò)將經(jīng)(jīng)濟平衡轉(zhuǎn)向漁業(yè)(yè)社區(qū)，目標是確保凈回收在港口層面有利可圖。通過(guò)對良好的漁具管理收費，健康的社區(qū)有能力擁有和管理這些基礎(chǔ)設(shè)施，以謀求自身利益。?

這種方法不僅有助于應(yīng)對廢棄、丟棄或丟失的漁具對環(huán)(huán)境的影響，而且還能提高沿海社區(qū)的經(jīng)(jīng)濟復(fù)原力。該公司根據(jù)大學(xué)、研究機構(gòu)和政府機構(gòu)的利益與大學(xué)、研究機構(gòu)和政府機構(gòu)廣泛合作，推進(jìn)海洋保護和回收技術(shù)(shù)。這些伙伴關(guān)(guān)系有助于政策討論和創(chuàng )(chuàng)新，促進(jìn)漁業(yè)(yè)及其他領(lǐng)(lǐng)域的可持續(xù)實(shí)踐。

照片來(lái)源：魚(yú)絲

未來(lái)，Fishy Filaments打算通過(guò)擴大其回收技術(shù)(shù)和產(chǎn)(chǎn)品范圍來(lái)增強其影響力?！拔覀兊氖姑峭ㄟ^(guò)資源節(jié)約型制造減少全球碳排放。作為一種不斷發(fā)(fā)展的制造技術(shù)(shù)，增材制造是一個(gè)關(guān)(guān)鍵的客戶(hù)群，它具有獨特的優(yōu)(yōu)勢，可以相對輕松地從一種材料過(guò)渡到另一種材料。我們需要理解并幫助技術(shù)(shù)用戶(hù)在設(shè)計層面做出有利于環(huán)(huán)境的選擇。如果我們不這樣做，我們將被迫提供維多利亞時(shí)代的高廢物大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)和劣質(zhì)(zhì)成品處理模式。一般來(lái)說(shuō)，作為一家公司，我們希望為海洋提供可用且可見(jiàn)的積極選擇。?

使用3D打印實(shí)現(xiàn)可持續(xù)海鮮創(chuàng )(chuàng)新

珊瑚修復(fù)和回收并不是3D打印對海洋保護的唯一好處。它還被用來(lái)解決海洋面臨的最大問(wèn)題之一：過(guò)度捕撈。

眾所周知，全球?qū)ｕr的需求繼續(xù)給海洋資源帶來(lái)壓力，促使人們尋找替代蛋白質(zhì)(zhì)來(lái)源并采用可持續(xù)的飲食習慣。世界銀行報告稱(chēng)，超過(guò)90%的魚(yú)類(lèi)資源被過(guò)度捕撈，近幾十年來(lái)，消費量的增加導(dǎo)致需求量最大的魚(yú)類(lèi)數(shù)量下降到50%以下。3D打印技術(shù)(shù)能夠生產(chǎn)(chǎn)復(fù)制傳統(tǒng)海鮮的質(zhì)(zhì)地和營(yíng)養(yǎng)成分的植物性海鮮替代品，從而促進(jìn)該領(lǐng)(lǐng)域的創(chuàng )(chuàng)新。

Revo Foods魚(yú)片（照片來(lái)源：Revo Foods）

Revo Foods等公司正在利用3D打印推進(jìn)植物性魚(yú)片和海鮮替代品的開(kāi)發(fā)(fā)。這些產(chǎn)(chǎn)品使用植物蛋白和天然香料等成分，為消費者提供傳統(tǒng)海鮮消費的可持續(xù)且合乎道德的替代品，為海洋保護工作做出貢獻。3D打印技術(shù)(shù)的可擴展性使得這些產(chǎn)(chǎn)品能夠大規(guī)模生產(chǎn)(chǎn)，減少對魚(yú)類(lèi)種群的依賴(lài)，并緩解對海洋生態(tài)(tài)系統(tǒng)的壓力。該公司表示：“我們的使命是通過(guò)開(kāi)發(fā)(fā)現(xiàn)代食品加工技術(shù)(shù)，使食品生產(chǎn)(chǎn)更加靈活和可持續(xù)?！?/span>

Revo Foods的旗艦產(chǎn)(chǎn)品之一是菲力植物替代品，主要由真菌蛋白制成。這種被稱(chēng)為“發(fā)(fā)酵超級食品”的創(chuàng )(chuàng)新成分具有完整的氨基酸特征，使其成為可持續(xù)且營(yíng)養(yǎng)豐富的蛋白質(zhì)(zhì)來(lái)源。這種替代品有望提供一種可持續(xù)的蛋白質(zhì)(zhì)，可以模仿魚(yú)片的質(zhì)(zhì)地和味道，而不會(huì )對環(huán)(huán)境造成影響。Revo Foods首席執(zhí)行官Robin Simsa強調(diào)了這種替代品的優(yōu)(yōu)點(diǎn)，并解釋說(shuō)：“真菌蛋白的倍增時(shí)間僅為5小時(shí)，因此它確實(shí)是可持續(xù)食品供應(yīng)的超級蛋白質(zhì)(zhì)?！?/span>

Revo Foods的各種3D打印魚(yú)類(lèi)食譜，包括鮭魚(yú)、金槍魚(yú)及其菲力牛排食譜。（照片來(lái)源：Revo Foods）

此外，Robin Simsa還強調(diào)了3D食品結(jié)構(gòu)的優(yōu)(yōu)勢，特別是對于創(chuàng )(chuàng)建具有新功能的復(fù)雜、更高水平的產(chǎn)(chǎn)品而言，他表示：3D食品結(jié)構(gòu)為具有新功能的復(fù)雜、更高水平的產(chǎn)(chǎn)品帶來(lái)了重大優(yōu)(yōu)勢。例如，通過(guò)以我們選擇的形狀或結(jié)構(gòu)組合兩種不同的成分，我們可以創(chuàng )(chuàng)造出消費者以前從未嘗過(guò)的全新口感和纖維質(zhì)(zhì)地。這確實(shí)令人興奮，因為只有更好的產(chǎn)(chǎn)品，我們才能說(shuō)服消費者給這些產(chǎn)(chǎn)品一個(gè)機會(huì )?！邊@種能力使他們能夠創(chuàng )(chuàng)造出質(zhì)(zhì)地和味道與傳統(tǒng)魚(yú)類(lèi)接近的植物性海鮮產(chǎn)(chǎn)品，鼓勵消費者采用可持續(xù)的食品選擇。

Revo Foods計劃在幾個(gè)月內(nèi)通過(guò)其首個(gè)生產(chǎn)(chǎn)設(shè)施展示其技術(shù)(shù)的可擴展性，該生產(chǎn)(chǎn)設(shè)施預(yù)計將于2024年8月投入運營(yíng)。該公司正準備很快在市場(chǎng)上推出其先進(jìn)產(chǎn)(chǎn)品新Filet 2.0。時(shí)間稍后。此外，他們并不是該領(lǐng)(lǐng)域唯一展示增材制造巨大潛力的公司，可以通過(guò)為客戶(hù)提供替代方案來(lái)幫助解決過(guò)度捕撈相關(guān)(guān)問(wèn)題。

海洋保護的未來(lái)：3D打印與協(xié)(xié)作

展望未來(lái)，3D打印等新興技術(shù)(shù)的整合，加上各領(lǐng)(lǐng)域加強的合作伙伴關(guān)(guān)系，將為推進(jìn)海洋可持續(xù)發(fā)(fā)展目標帶來(lái)巨大希望。Kind Designs、Artec、Fishy Filaments和Revo Foods（以及其他許多公司）等公司的努力證明了3D打印在解決各種環(huán)(huán)境挑戰(zhàn)方面的潛力，包括棲息地恢復(fù)和用于可持續(xù)食品生產(chǎn)(chǎn)的廢物回收塑料。這些技術(shù)(shù)不僅提供了直接的解決方案，還為海洋保護的長(cháng)期戰(zhàn)略鋪平了道路。

通過(guò)繼續(xù)開(kāi)發(fā)(fā)和實(shí)施這些尖端解決方案，3D打印可以在保護和恢復(fù)海洋方面取得重大進(jìn)展，確保海洋生態(tài)(tài)系統(tǒng)和依賴(lài)海洋生態(tài)(tài)系統(tǒng)的社區(qū)擁有更健康、更有彈性的未來(lái)。隨著(zhù)協(xié)(xié)作和技術(shù)(shù)創(chuàng )(chuàng)新的發(fā)(fā)展，可持續(xù)和有效的海洋管理的潛力變得越來(lái)越容易。

編譯整理：3dnatives