Il posizionamento delle Alghe artificiali

    http://www.teleambiente.it/alghe-artificiali-3d-studiare-cambiamenti-climatici/

Gli elementi e le funzioni sostitutive dell'alga artificiale

Alga artificiale in siliconi atossici, http://corriereinnovazione.corriere.it/cards/arrivano-alghe-artificiali-realizzate-3d-studiare-cambiamento-climatico/progetto-pioneristico_principale.shtml

Le alghe artificiali sono state create utilizzando siliconi atossici flessibili. Sono state effettuate scansioni dell’alga naturale con la TAC, create ricostruzioni tridimensionali e infine stampate le fronde con la stampante 3D. Si tratta di un tipo di stampa non rigida, ma flessibile, in modo che il mimics possa riprodurre quanto più fedelmente possibile l’alga naturale. I materiali selezionati per la produzione delle alghe artificiali sono siliconi atossici, gli stessi che vengono utilizzati per il confezionamento di alimenti. Uno degli aspetti più importanti era garantire al mimics la stessa resistenza alla trazione dell’alga naturale, per permettere alla struttura artificiale di poter rimanere integra nonostante le diverse sollecitazioni meccaniche presenti nell’ambiente marino.
I mimics, di forma molto simili all'alga naturale Ellisolandia longa, sono stati creati al fine di comprendere con esattezza il ruolo di quest'ultima nella mitigazione dell'ambiente marino e della fauna associata; essa, infatti, forma alcuni reef nella fascia interditale, ovvero dove il mare si alza e si abbassa a seconda delle maree. Il suo scheletro ha un’importante componente di magnesio, che la rende particolarmente suscettibile all’abbassamento di pH.

Rubber algae help create first artificial reef in Mediterranean

13th June 2017 - Rubber Algae, https://www.newscientist.com/article/2134211-rubber-algae-help-create-first-artificial-reef-in-mediterranean/

By Sarah Griffiths

Tiny, artificial algae are being deployed in the first such effort to restore reefs in the Mediterranean Sea. They look like coralline algae, which have a similar ecological function to corals: forming reefs using calcium carbonate structures that create diverse and complex environments. “Coralline algae are particularly ecologically important in shallow, temperate regions,” says Federica Ragazzola at the University of Portsmouth, UK. They are ecosystem engineers, providing habitats for numerous small invertebrates and shelter from physical stresses such as wave action, because coralline algae live in exposed areas. However, as the reefs they build are made from a soluble form of calcium carbonate, they are vulnerable to an ongoing ocean acidification. So Ragazzola partnered with researchers from the Italian National Agency for New Technologies, Energy and Sustainable Economic Development (ENEA) to explore whether artificial coralline algae reefs can protect the organisms living on them against ocean acidification, as well as acting as scaffolds for natural coralline algae reefs to grow.

Rubber fronds

The team developed small plastic structures to mimic the natural coralline algae Ellisolandia elongata and the way it moves. The 90 synthetic mini reefs each with 20 fronds made of a highly elastic rubber material, known as silicone elastomer, were anchored in clear resin. “The material was chosen to match the property of the algae and, more importantly, is non-toxic to the marine environment,” Ragazzola says. These “mimics” were last month cemented close to existing coralline algae reefs in the Gulf of La Spezia, in north-west Italy. Each is just 10 centimetres in diameter, so they can be easily nestled in the middle of a natural reef to encourage small organisms such as crustaceans, mussels and worms to move to the mimics. The mimics will now be monitored to see if they are able to host these creatures.

Signs of colonisation

After just one month, the researchers are seeing signs that biofilms – thin layers of viscous fluid produced by and containing bacteria and microalgae – have already formed on some of the artificial reefs, suggesting microorganisms are beginning to colonise them. And the progress could be rapid. “After a year, you should start to see some of the species – crustaceans and worms as well as microorganisms invisible to the naked eye – establishing on the mimics, as well as the start of the covering of coralline algae,” says Ragazzola. If the artificial reefs do act as a scaffold for coralline algae to build structures on, this will provide new protective habitats for organisms and help fight ocean acidification. “Coralline algae bioconstructions belong to these groups of organism that may play an important role in buffering the pH decrease, thus creating a microenvironment that may help some species to resist future climate changes,” says Ragazzola. As waters become more acidic, coralline algae reefs will slowly dissolve, increasing the pH inside the reef, which might protect organisms living there from ocean acidification, she explains.  The carbonate minerals made by the algae may act as the sea’s “anti-acid tablet” to increase the alkalinity of the seawater. Even if the calcium carbonate structures built by the algae dissolve completely, artificial fronds could offer the algae a habitat, in turn supporting creatures higher up in the food chain.

Acid test

In 11 months, the researchers will take some of the artificial reefs and associated animals into the lab to study the effects of rising acidity on their health. They will be exposed to climate change scenarios projected for 2100 by the IPCC. This will clarify how the coralline algae reef might act as a buffer to help maintain animal diversity and abundance, says Chiara Lombardi of the ENEA. “Our results will be important for the planning of future protection,” she says. In the long run, the team expects to be able to make artificial reefs from biodegradable plastic that would gradually disappear, leaving only natural coralline structures in place. The researchers hope small marinas could be lined with “fringes” of biodegradable artificial reefs to provide habitats for creatures, particularly in areas previously damaged by pollution. However, in the event of severe acidification destroying carbonate reefs, a more permanent plastic structure may be required. They say that as coralline reefs are found all over the world, the idea could also be used in different regions and the artificial fronds adapted to suit local species. “The concept of artificial reefs is well established as an approach to enhance biodiversity. This project seeks to further this approach to specifically regenerate coralline algae reefs,” says Aditee Mitra of Swansea University, UK. “Some may see the whole concept of deliberately introducing plastics in the ocean in this way as contrary to the wish to promote well-being of marine life through removal of plastics, but the project will provide useful material for experiments,” she says.

Le Alghe Artificiali come studio del cambiamento climatico

L’ENEA ha progettato, stampato in 3D e trapiantato nella Baia di Santa Teresa, presso La Spezia, 60 alghe in resina siliconica atossica simili alle alghe naturali, per testarne l’idoneità alla colonizzazione da parte di organismi marini. Gli studi serviranno anche a comprendere l’effetto di mitigazione al cambiamento climatico e di protezione esercitato dall’alga naturale sulla fauna associata. I 60 reef artificiali detti anche mimics sono stati realizzati imitando il colore e le proprietà strutturali dell’Ellissolandia elongata, un’alga corallina tipica dei fondali bassi del Mediterraneo e nota per essere in grado di sopportare periodi fuori dall’acqua, forti variazioni di temperatura, salinità e pH. Tra le fronde flessibili di questa alga, importante ingegnere ecosistemico e vera e propria oasi di biodiversità del nostro mare, trovano riparo, cibo e aree favorevoli alla riproduzione, numerosi organismi marini. Queste 60 alghe sosia delle alghe naturali, sono state trapiantate all’interno del reef naturale a circa 50 cm di profondità per avviare la fase di acclimatazione e permettere al biofilm batterico di ricoprire i mimics, favorendone la colonizzazione da parte di organismi come piccole stelle di mare, crostacei, molluschi e molte altre specie. L’innovatività di questo studio è duplice; da una parte c’è l’importanza di comprendere come un organismo tollerante come l’Elissolandia elongata, vera e propria ‘oasi’ di biodiversità del nostro mare, può essere in grado di mitigare gli effetti del cambiamento climatico proteggendo la fauna ad esso associata. D’altro canto con la verifica dell’idoneità dei mimici alla colonizzazione, si aprono nuovi orizzonti applicativi come ad esempio la creazione di micro reef artificiali per il recupero e il ripristino di habitat naturali particolarmente sfruttati ed impoveriti dall’azione dell’uomo. Il progetto della durata di due anni (2016-2018) si divide in due fasi: durante la prima fase di progettazione sono state realizzate scansioni microtomografiche delle alghe naturali; successivamente, presso il Centro Ricerche Ambiente Marino di Santa Teresa, sono stati stampati in 3D i primi prototipi di mimics, costituiti da fronde artificiali e basi, poi testati per verificarne resistenza e atossicità. Nella fase di sperimentazione è stato avviato un osservatorio multiparametrico per l’acquisizione di dati marini quali temperatura, salinità, alcalinità, pH, ossigeno: nell’arco di un anno i mimics verranno monitorati e campionati, con l’obiettivo di valutarne l’idoneità alla colonizzazione da parte della fauna che popola il reef naturale. Nella seconda fase del progetto, da giugno a dicembre 2018, i reef naturali e i mimics verranno immersi nelle vasche del Laboratorio Acquari presso il Centro Ricerche Ambiente Marino dell’ENEA e sottoposti a sperimentazione: saranno analizzati parametri di pH e temperatura con previsioni al 2100, verrà valutata la risposta della fauna associata ed analizzati eventuali cambiamenti nella fisiologia strutturale e geochimica delle alghe naturali.