Според изчисленията разходите за електрическо циментиране на един кубичен метър земя варират от 3 до 6 долара.

Изменението на климата и повишаването на морското равнище нанасят поражения на крайбрежните райони по света.

Ерозията се превръща в постоянна заплаха, която разрушава плажовете, уврежда инфраструктурата и струва милиарди долари всяка година. Всъщност проучванията сочат, че близо 26% от плажовете в света може да изчезнат до края на века.

Изследователи от Северозападния университет са разработили ново устойчиво решение за справяне с този проблем.

Водещият автор Алесандро Рота Лория (Alessandro Rotta Loria) разказва, че „липсата на устойчиви и ефикасни подходи за ограничаване на крайбрежната ерозия“ е дала тласък на това проучване.

Вдъхновени от естествените процеси, използвани от мидите и рапаните за изграждане на черупките им, изследователите са разработили метод за укрепване на морските брегове. Този метод прилага лек електрически ток към морски земни маси.

Учените са оптимистично настроени, че този подход може да осигури дълготрайно, достъпно и екологично решение за укрепване на бреговите линии в световен мащаб.

Проби от пясък, напоен с морска вода, в лабораторията на Рота Лория. Вертикалните сребърни стълбчета са електроди.  Кредит: Northwestern University

Как работи

Мидите използват разтворените минерали в морската вода, за да образуват здравите си черупки.

По същия начин изследователите използват естествено съществуващите разтворени минерали, за да образуват естествен цимент между зърната пясък, напоени с морска вода.

За тази цел те използват електрическа енергия, за да стартират химическия процес.

Морската вода е естествено богата на различни йони и разтворени минерали. Затова умерен електрически ток (2 до 3 волта) може да предизвика химически реакции в морската вода. Електричеството е в състояние да превърне някои от съставките ѝ в твърд калциев карбонат - същия материал, от който са черупките на мекотелите.

При по-високо напрежение от 4 волта тези съставки могат да се превърнат в магнезиев хидроксид и хидромагнезит - често срещан минерал, който се съдържа в различни камъни.

В присъствието на пясък тези минерали се съединяват и задържат пясъчните частици заедно.

„Прилагайки лека електрическа стимулация на морските земни маси, методично и на практика доказахме, че е възможно да ги циментираме, превръщайки естествено разтворените минерали в морската вода в твърди минерални свързващи вещества - естествен цимент“, отбелязва Лория в съобщението за пресата.

Това означава, че пясъкът се трансформира от зърнести и насипни частици в подобно на скала, непоклатимо твърдо тяло. Заедно с това то може да образува здрава „морска стена“, която да предпазва бреговете и материалната база в продължение на десетилетия.

Екипът демонстрира, че този процес се оказва ефективен при различни видове пясък, вариращи от обикновени кварцови и варовикови пясъци до железни пясъци.

Проба от укрепен пясък, обработен със слабо електричество, от лабораторията на Рота Лория. Northwestern University

Методът предпазва морските обитатели

Лория заявява, че няма риск от увреждане на морските обитатели, тъй като напрежението, използвано в процеса, е твърде ниско, за да бъде усетено.

„Чрез модулиране на прилаганите електрически токове е възможно да се постигне минимално въздействие върху околната среда. Забележително е, че подходите, използващи същия процес на минерализация, се използват от десетилетия за изграждане на изкуствени коралови рифове в различни морски региони по света и фактите доказват, че използването на леки електрически стимули в морската вода не влияе на морския живот“, посочва Лория.

Интересното е, че този метод е и обратим. Този новаторски подход предлага по-устойчива и рентабилна алтернатива на традиционните методи като изграждането на морски стени или инжектирането на цимент в земята.

Според изчисленията разходите за електрическо циментиране на един кубичен метър земя варират от 3 до 6 долара.

 „Работим по разработването на редица технологии, които ще позволят прилагането на технологията в голям мащаб. Например използването на електропроводими геотекстили, които биха могли да се разполагат върху нестабилни морски земни маси с цел стабилизиране“, добавя Лория.

„Следващите стъпки на това изследване се състоят в задълбочаване на редица фундаментални научни въпроси и същевременно започване на разширяването на мащаба на тази технология."

Справка: Landivar Macias, A., Jacobsen, S.D. & Rotta Loria, A.F. Electrodeposition of calcareous cement from seawater in marine silica sands. Commun Earth Environ 5, 442 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01604-3

Източник: ‘'Natural cement’: Scientists electrocute sand to stop coastline erosion,  Interesting Engineering