Les récifs coralliens du monde entier disparaissent en raison de 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. « Etudier comment conserver la biodiversité des récifs coralliens est une question clé, mais il est également urgent d’investir dans la technologie qui peut améliorer l’écosystème corallien et notre compréhension de l’environnement des récifs ».
Des chercheurs de quatre universités israéliennes viennent de mettre en évidence 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 l’effondrement des récifs coralliens partout dans le monde.
Le process commence par la numérisation de photographies sous-marines de récifs coralliens. A partir de ces informations visuelles, un modèle 3D 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 récifs. 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 3D, permettant de construire un modèle interactif du récif. Le modèle tridimensionnel peut être conçu pour s’adapter précisément au récif concerné. L’étape finale est la translation et la réalisation d’un récif céramique en impression 3D. Les récifs sont fabriqués dans une céramique unique naturellement poreuse sous l’eau qui 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 Pr Ezri Tarazi.
Natalie Levy
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
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 leurs résultats les aideront à appliquer cette innovation à d’autres écosystèmes de récifs dans le monde.
La recherche a été dirigée par le Pr Oren Levy et la doctorante Natalie Levy, de la Faculté des sciences de la vie Mina et Everard Goodman de l’Université Bar-Ilan, le Pr Ezri Tarazi et le doctorant Ofer Berman, de la Faculté d’architecture et d’urbanisme du Technion, le Pr Tali Treibitz et le doctorant Matan Yuval de l’Université de Haïfa et le Pr Yossi Loya de l’Université de Tel Aviv.
Publication dans Science of the Total Environment,
Traduit et adapté par Esther Amar pour Israël Science Info