29 Abr Científicos israelíes reforman arrecifes de coral con nuevo método de impresión 3D
Por Simona Shemer
Una foto de arrecifes de coral. Deposit Photos.
Los arrecifes de coral son importantes por algo más que su belleza. Contribuyen a las industrias de la pesca y el turismo, respaldan el sustento de millones a través de empleos, ayudan a científicos a desarrollar medicamentos para el tratamiento del cáncer y la artritis, y soportan el 25 por ciento de la vida marina. El océano ha absorbido el 29 por ciento del exceso de emisiones de dióxido de carbono y los arrecifes de coral han absorbido la mayor parte, desempeñando un papel importante en la eliminación de dióxido de carbono de nuestra atmósfera.
Pero los corales están amenazados por la contaminación, el cambio climático y otros impactos humanos y ambientales. Y el calentamiento global, la urbanización acelerada de las zonas costeras y la decoloración de los corales – entre otras amenazas – están provocando el declive y la extinción de los arrecifes de coral del mundo.
Científicos de cuatro universidades líderes en Israel han encontrado una forma innovadora de combinar tecnología y ciencia para ayudar a preservar los arrecifes de coral. En un proyecto de investigación conjunto, los investigadores del Technion – Instituto de Tecnología de Israel, la Universidad Bar Ilan, la Universidad de Tel Aviv y la Universidad de Haifa han desarrollado un nuevo método de impresión 3D basado en la estructura natural de los arrecifes de coral frente a la ciudad costera del sur de Eilat.
Arrecife de coral en el Mar Rojo. Deposit Photos
La investigación conjunta fue dirigida por el Prof. Oren Levy y la estudiante de doctorado Natalie Levy, de la Facultad de Ciencias de la Vida Mina y Everard Goodman de la Universidad Bar-Ilan, el Prof. Ezri Tarazi y estudiante de doctorado Ofer Berman, de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de Technion, el Prof. Tali Treibitz y el estudiante de doctorado Matan Yuval de la Universidad de Haifa y el Prof. Yossi Loya de la Universidad de Tel Aviv.
Se publicó un artículo sobre su método y hallazgos en la revista Science of the Total Environment. Si bien el método se basó en el coral cerca de la costa de Eilat, el modelo es adaptable a otros entornos marinos, según un comunicado de las universidades.
«Lo realmente interesante de este estudio es que es una especie de combinación de tres tipos diferentes de tecnologías», dijo a NoCamels Natalie Levy, candidata a doctorado en el Laboratorio de Ecología Marina Molecular del Prof. Oren Levy en la Universidad de Bar-Ilan.
El proceso combina algoritmos de escaneo 3D, con muestreo de ADN ambiental y un algoritmo de impresión 3D que permite un examen profundo y preciso de los datos de cada arrecife, además de adaptar el modelo impreso a un entorno de arrecife específico. Además, los datos se pueden volver a introducir en el algoritmo para comprobar el nivel de eficacia y eficiencia del diseño después de que se haya implementado, en función de la información recopilada en el proceso.
“Así que tienes la tecnología 3D, que incluye impresión 3D, así como imágenes y modelado 3D. Y luego está el tipo de aspecto molecular y las técnicas moleculares, que no son muy antiguas, es tecnología reciente que se puede usar básicamente para tomar una muestra del medio ambiente, como del agua y las estructuras, y poder descubrir exactamente qué está creciendo o lo que está habitando las estructuras usando ADN ambiental. Estos tres componentes se han combinado en esto, lo que llamamos una interfaz 3D, que es básicamente una plataforma o un algoritmo de estas diferentes tecnologías. Se llama interfaz 3D porque los modelos que producimos son modelos 3D de arrecifes de coral”.
El proceso 3D comienza escaneando fotografías submarinas de los arrecifes de coral. A partir de esta información visual, se ensambla un modelo tridimensional del arrecife con la máxima precisión. Se fotografían miles de imágenes y se envían al laboratorio para calcular la forma compleja del arrecife y cómo esa forma fomenta la evolución de la diversidad de especies del arrecife.
Proceso 3D. Foto: Ofer Berman y Matan Yuval
“Tenemos la idea de que uno puede tomar los datos que recopila de un entorno de arrecife utilizando la fotografía, las imágenes en 3D – y es aquí básicamente donde toma miles de fotografías de arrecifes de coral, y puede producir un modelo 3D replicable real de ese arrecife exacto con muy buena precisión y detalle. Y puede sacar las características principales de ese arrecife que le interesa replicar y crear un arrecife artificial para su modelo. Entonces, esa puede ser la complejidad del arrecife, la forma, el diseño, todos estos factores”, explica Levy.
Según Levy, la impresión y las imágenes en 3D pueden ayudar a los investigadores a comprender el tipo de biodiversidad – el tipo de animales de arrecife y corales – que este arrecife puede soportar, lo que también les ayuda a crear una estructura o modelo artificial que pueden volver a colocar en el agua con los otros arrecifes.
“Sacas esa información y aplicas técnicas moleculares para que puedas usar el ADN ambiental. También puedes tomar una muestra del medio ambiente de ese arrecife para ayudar a comprender la biodiversidad exacta presente”, agrega.
La etapa final es la traducción y producción de un arrecife de cerámica en impresión 3D. Los arrecifes están hechos de una cerámica única que es naturalmente porosa bajo el agua y brinda las necesidades de construcción y restauración más ideales para el área afectada, o para el establecimiento de una nueva estructura de arrecife como base para la continuación de la vida.
¿Por qué hacer un modelo de arrecife de coral en 3D?
Flujo de trabajo en 3D. Foto: Natalie Levy y Ofer Berman
Hay algunas razones por las que este método de hacer un modelo artificial en 3D de un arrecife de coral es tan importante, según Levy. “Por un lado, cuando los arrecifes de coral se degradan, pierden la complejidad de su estructura – la complejidad del arrecife disminuye. Entonces el coral puede quedar reducido a escombros. Es posible que le quede muy poca estructura. Los corales [reales] hacen que este tipo de forma 3D y la complejidad del arrecife y los animales dependan de esto para alimentarse, esconderse, todo lo demás. Toda esta estructura es la vida del arrecife y un arrecife declina, tienes una estructura reducida del arrecife y no tienes un lugar para que los nuevos corales comiencen a regenerar el arrecife”, explica, “Entonces, a veces el arrecife necesita un poco de ayuda. Y al imprimir los modelos 3D que son de las fotografías, las imágenes 3D, podemos traer de vuelta esta complejidad al arrecife, para que podamos proporcionarle al arrecife una base en blanco del arrecife original o un arrecife cercano que funcionará igual de bien en su entorno.”
Hay diferentes estructuras artificiales puestas bajo el agua que son muy grandes, pero nada que los investigadores hayan visto todavía es el modelo exacto del arrecife de coral, agrega Levy. Es importante que el modelo sea lo más natural y holístico posible porque «queremos que se lleven a cabo procesos naturales y queremos que el arrecife se reconstruya de forma natural y se colonice en la estructura».
“Solo estamos brindando un poco de apoyo para ayudar a los arrecifes a reconstruirse y reformarse”, agrega.
Según Levy, la importancia del estudio es “que hay muchas posibilidades”.
«Creo que es por eso que es emocionante – hay mucho que puedes hacer con el concepto de poder tomar los datos de un arrecife de coral natural y poder imprimir un modelo», dice, «Puedes hacer mucho con nuestra tecnología. Y creo que es por eso que hay tanto potencial en esto. Insto a las personas, los gobiernos y las personas que están a cargo del mantenimiento de los arrecifes a que exploren y observen nuestra tecnología y vean cómo las puede aplicar. Hay mucho que puedes hacer con esto. Y creo que por eso es tan versátil”.
Traducción: Consulado General H. de Israel en Guayaquil
Fuente: NoCamels
https://nocamels.com/2022/04/coral-reef-3d-printing/
