Je pensais avoir entendu tout ce que j'avais besoin de savoir sur les coraux imprimés en 3D il y a quelques années, mais j'avais tort.
Il y a quelques années, D-Shape, un fabricant d'imprimantes 3D de construction alors émergent, a démontré un moyen de Récifs coralliens imprimés en 3D en utilisant leur procédé d'impression sur béton.
Essentiellement, ils ont développé une conception approximative d’une structure en béton semblable à un corail, puis l’ont imprimé en 3D et l’ont déposé dans l’océan à un endroit approprié. L’idée était que le monde naturel occuperait bientôt le nouvel habitat et déclencherait le développement d’un écosystème.
Cette approche a déjà été utilisée pour couler des navires périmés afin de former des « récifs artificiels ». Ils semblent avoir un certain succès. Au moins jusqu'à ce que je lise une histoire de l'Université de Cambridge, où ils ont développé, avec des gens de l'UCSD, un concept de récif corallien imprimé en 3D beaucoup plus efficace qui utilise de la matière vivante.
L’idée est qu’un écosystème plus vivant pourrait être créé en établissant d’abord la biologie au niveau le plus bas. C’est-à-dire encourager la croissance d’algues au sein de la structure récifale, au-dessus desquelles d’autres niveaux supérieurs de flore et de faune peuvent se développer. Cela pourrait se rapprocher des niveaux d’efficacité très élevés produits par les récifs coralliens naturels.
Récif de corail bionique
Ils ont développé ce qu'ils appellent un récif corallien « bionique ». C'est un processus qui tente d'optimiser la distribution de la lumière.
Attendez, répartition de la lumière ? Ça parles de quoi?
Il s’avère que les géométries très complexes trouvées dans le corail vivant sont en réalité conçues pour optimiser la lumière qui tombe à travers l’eau sur la structure. C'est ainsi que le corail maximise la surface exposée à la lumière pour permettre une croissance optimale des algues détenues par les minuscules animaux coralliens de la colonie.
Les chercheurs ont tenté de reproduire cette approche en capturant d’abord de véritables structures coralliennes à l’aide d’une tomographie par cohérence optique pour obtenir les géométries nécessaires.
Leur processus d’impression 3D utilise « un matériau photosynthétique qui imite le tissu et le squelette du corail ». C’est intéressant car ils impriment à la fois de la matière vivante et non vivante pour produire une structure fonctionnelle.
Ils expliquent certaines des complexités impliquées :
« La distribution des photons est principalement gérée par le squelette de l'aragonite, où la lumière s'échappe du squelette et pénètre dans les tissus coralliens, fournissant des photons au plus profond de la corallite4,10. De plus, la lumière peut pénétrer dans le tissu corallien plus facilement qu’elle ne peut s’en échapper, car la lumière ascendante à faible angle est piégée par la réflexion interne en raison des différences d’indice de réfraction entre le tissu corallien et l’eau de mer environnante11. Nous avons imité ces stratégies de gestion de la lumière et conçu un corail bionique fabriqué à partir de polymères durables pour une absorption et une croissance améliorées de la lumière des microalgues.
Et ce n’est pas seulement la géométrie en question ici. Les chercheurs ont dû effectuer un travail important pour identifier le bon type d’algues à utiliser. C'est un contraste fascinant avec les projets d'impression 3D typiques où un seul matériau est généralement en question.
De plus, le processus de bio-impression devait être très rapide pour éviter la mort du matériau d’impression, un autre aspect que l’on ne retrouve généralement pas dans l’impression 3D conventionnelle.
Leur travail consistait à produire des impressions tests à l’échelle centimétrique, alors qu’une opération commerciale visant à déposer ces impressions pour former un récif artificiel serait nécessairement bien plus grande. Cela pose quelques questions sur l’évolutivité et l’efficacité du processus, mais au moins ils ont réussi à imprimer littéralement en 3D un récif de corail vivant.
