DATIpilot Modul 1 Innovationssprints: Schutz der aquatischen Biodiversität durch 3D-gedruckte Riffstrukturen aus natürlichen mineralischen Rohstoffen - BioRiff

Abstract

Geschädigten Ökosystemen in Häfen und an der Küste mithilfe innovativer Verfahren zu neuem Leben zu verhelfen und damit einen Beitrag zum natürlichen Klimaschutz zu leisten, ist Inhalt von BioRiff. Additive Fertigungsverfahren werden weiterentwickelt, um bioaktive Oberflächen aus natürlichen Materialien zu drucken sowie standortspezifisch zu modifizieren. Eine umfangreiche Risikobetrachtung durch Monitoring der Wasserparameter wird vor dem Ausbringen der BioRiffe in die natürliche Umwelt durchgeführt. Dies fördert eine schnelle Systemintegration, ermöglicht die Ansiedlung heimischer Arten und reduziert nicht zuletzt Genehmigungshürden für das Ausbringen künstlicher Riffe. Für Entwicklung und Umsetzung einer nachhaltigen Technologie zur Unterstützung der aquatischen Ökosysteme arbeiten im Projekt BioRiff Wirtschaft, Wis- senschaft und Behörden eng zusammen. Die Aufgaben in Teilprojekt A "Oberflächenaktive Strukturen zum sicheren Einsatz in der Umwelt" beziehen sich auf: (i) Die additiv gefertigten Strukturen werden hinsichtlich makroskopischer Struktur und Oberflä- cheneigenschaften an die spezifischen Gegebenheiten vor Ort angepasst. Eine Beschichtung der Riffstruktur mit vor Ort verfügbaren Materialien unterstützt die Besiedlung mit heimischen Arten. (ii) Bewertet wird der Bewuchs der Riffstrukturen, der mit einer Risikobetrachtung durch Monitoring von Wasserparametern einhergeht. Zunächst im geschlossenen Becken, dann unter realen Bedingungen wird geprüft, ob sich Stoffe aus den Strukturen herauslösen und welche Wirkung dies ggfs. auf die Umgebung hat. Das Gesamtvorhaben wird an zwei Standorten, die sich in den Anforderungen unterscheiden, umgesetzt: am künstlichen Ost- see-Riff Nienhagen und im Hafen der Stadt Elmshorn. Ziel von BioRiff ist, durch eine umweltverträgliche, die Biodiversität fördernde Systemintegration einen Beitrag zum Naturschutz zu leisten. Beitrag des Teilprojekts B: Entwicklung von artspezifischen, druckbaren Modulen als Riffstrukturen. Ausgehend von einer Basismischung zum 3D Druck werden zunächst kleine Handmuster erstellt, die vom Projektpartner hinsichtlich der Beschichtbarkeit und auf die Auswirkungen auf die maritime Biodiversität geprüft werden. Parallel dazu werden individuelle Strukturen und Kubaturen für die späteren Einbauorte beim Ostsee-Riff Nienhagen und die Spundwand im Hafen Elmshorn entwickelt. Die Form ist für die zwei unterschiedlichen Einbauorte (Monopile und Spundwand), aber auch für lokal vorkommende, besonders schützens-werte Spezies speziell entworfen und für die Fertigungsmethode adaptiert. Zudem wird eine Befestigungsmethode entwickelt, die für den Einbauort und das verwendete Material dauerhaft ist. Diese sollte einfach anzubringen und reversibel sein. Als Grundmaterial werden CO2-optimierte Mörtel verwendet, die fast ausschließlich aus natürlichen Ausgangsstoffen hergestellt werden können. Nach den Vorversuchen und eingehenden Untersuchungen werden sechs Bauteile gedruckt, beschichtet und am Riff in Nienhagen sowie im Hafengebiet der Stadt Elmshorn ausgebracht und in ihrer Wirksamkeit untersucht.