World Ocean Day 2023 Korallen schneller restaurieren dank Digitalisierung

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Seit Jahrzehnten arbeiten Forscher daran, dem Aussterben der Korallenriffe in großem Stil zu begegnen: Die Technologie von Coral Maker ermöglicht den skalierbaren Wiederaufbau von Riffen – dank 3D-Design, additiver Fertigung, Robotik, künstlicher Intelligenz und nicht zuletzt industriellen Verfahren der Baustoffindustrie.

Am 8. Juni bringt der World Ocean Day 2023 einmal mehr Menschen rund um den Globus zusammen, um den Schutz unserer Meere und unseres Klimas zu fördern. Weiterhin ein besonders sensibler Problemherd der Meere: Korallenriffe. Diese gehören zu den lebendigsten und vielfältigsten Ökosystemen unseres Planeten und spielen eine unverzichtbare Rolle für den marinen Lebensraum.

Doch die Riffe sind massiv bedroht, vor allem durch die steigenden Meerestemperaturen infolge des globalen Klimawandels. In den letzten Jahren haben sogenannte Massenbleichen von Korallen aufgrund erhöhter Wassertemperaturen zu dramatischen Verlusten in den Korallenpopulationen geführt. Besonders alarmierend war die große Korallenbleiche des Great Barrier Reefs in Australien, die die Aufmerksamkeit der Welt auf das Korallensterben gelenkt hat. In den Jahren 2016 und 2017 verzeichnete das Great Barrier Reef einen Verlust von 29 bis 50 Prozent der Korallen.

Solche Verluste haben gravierende Auswirkungen auf die Artenvielfalt, den Fischbestand und die Küstenschutzmechanismen unserer Ozeane und bedrohen letztlich die Lebensgrundlage von Millionen von Menschen, die von den Riffen abhängig sind.

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Künstliche Skelette für die rasche Korallenrestauration

Zur Wiederaufforstung nach den jüngsten globalen Bleichkatastrophen, die in immer kürzeren Abständen auftreten, gründete die australische Biologin Dr. Taryn Foster das Unternehmen Coral Maker. Ziel war es, eine neue Methode zur großflächigen Korallenriffrestauration unter Verwendung von 3D-Design und robotergestützter Automatisierung in Verbindung mit industriellen Verfahren zu entwickeln. Als Korallenbiologin und passionierte Taucherin begann Foster, die Möglichkeiten zu ergründen, wie sie ihren Forschungshintergrund aktiv zur Wiederherstellung von Korallenriffen nutzen könnte. Diese Überlegungen führten sie dazu, ihre wissenschaftliche Arbeit mit der Expertise ihres Familienbetriebs zu verknüpfen – Taryns Familie fertigt Kalksteinblöcke für die Baubranche. In diesem Zusammenhang hatte Taryn die bahnbrechende Idee: Könnten dies Maschinen nicht auch zur massenhaften Erzeugung von Korallenskeletten verwendet werden, um damit die Aufzucht und das Auspflanzen der Korallen in großem Maßstab zu beschleunigen?

Bei bisherigen Verfahren zur Korallenrestauration wird gewöhnlich ein kleiner Teil lebender Korallen von einer bestehenden Kolonie entnommen, um dann in manueller Aufzucht ein eigenes Skelett zu bilden und letztendlich zu einer größeren Kolonie heranzuwachsen. Diese Methode ist jedoch zeitintensiv, da Korallen natürlicherweise sehr langsam wachsen. Es kann zwischen drei und zehn Jahren dauern, bis ein Korallenstück seine volle Skelettgröße erreicht. Coral Maker beschleunigt diesen Prozess, indem Korallenfragmente mit ihren vorgefertigten Skeletten in Riffe eingepflanzt werden, wo sie innerhalb von 12 bis 18 Monaten ihre volle Größe erreichen.

Bei der Entwicklung der Steinskelette erhielt Coral Maker Unterstützung von Autodesk unter Einsatz der integrierten Konstruktions- und Fertigungssoftware Fusion 360, die maßgeblich dazu beitrug, das Design der Skelette zu entwickeln und die Möglichkeiten für die Herstellung von Prototypen zu schaffen. Dabei wurden in Fusion 360 Korallenskelette, Setzstecker und Formen für die Skeletterstellung konzipiert.

Globale Einsatzfähigkeit dank industrieller Fertigungsmethoden

Nach Abschluss des Skelett-Designs in Fusion 360 nutzte das gemeinsame Team rund um Coral Maker und Autodesk Methoden zur Mauerwerksherstellung, um Prototypen zu fertigen und zu testen, bevor die tatsächliche Produktion in den Ziegelpressen startete. Im Gegensatz zu bisherigen Korallenrestaurationsverfahren, die nur kleine Erfolge mit relativ hohem manuellem Aufwand erzielten, kann der Ansatz von Coral Maker unkompliziert überall dort verfolgt werden, wo Ziegelpressen zur Verfügung stehen – u. a. dort, wo Korallenbleiche auch tatsächlich auftritt, wie beispielsweise auf den Philippinen oder in Indonesien.

Seit 2021 züchtet Foster auf einer Korallenfarm nahe der Abrolhos-Inseln in Westaustralien eine erste Gruppe von Korallen in vorgefertigten Skeletten. Das Hauptziel der ersten Testreihe bestand darin, die Transportierbarkeit der Steinskelette durch Taucher und die Überlebensrate der Korallen unter günstigen Bedingungen zu überprüfen. Im Dezember 2022 platzierten Foster und ihr Team dann eine zweite Gruppe Korallen auf einem sandigen Unterwasser-Areal der Farm mit einem optimierten Design. Um das Absetzen der Skelette unter Wasser zu erleichtern, hatten die neuen vorgefertigten Skelette die Form einer Scheibe und konnten von einem menschlichen Taucher oder einem ferngesteuertem Unterwasserfahrzeug gehalten werden.

Obwohl die Korallen ihre künstlichen Skelette hervorragend annehmen und dadurch lediglich 12 bis 18 Monate zum Wachsen benötigen, ist es notwendig, die manuellen Tätigkeiten an Land zu automatisieren. Nur so kann das ambitionierte Ziel zu erreicht werden, jährlich etwa 1,7 Millionen Korallen auf 280.000 Skeletten zu erzeugen.

Coral Maker arbeitet deshalb mit Wissenschaftlern im Autodesk AI Lab in San Francisco zusammen, um die Bestückung der Korallenskelette zu automatisieren. Roboter übernehmen das Kleben der Korallenfragmente auf die Setzstecker und setzen die Stecker anschließend auf die Skelettbasis. Unter Einsatz von Bilderfassung und künstlicher Intelligenz können die Roboter trotz der großen Varianz bei Form und Wuchsrichtung der Korallenfragmente größtenteils autonom arbeiten.

Robotik

Roboter-Integration – aber wie?

Groß angelegter Einsatz der Technologie bereits in greifbarer Nähe

Aktuell bereitet Coral Maker Wassertests der bereits besiedelten Korallenskelette vor, um die optimale Größe und Platzierung der Korallenfragmente zu beurteilen. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse sollen die Grundlage für den Testlauf eines automatisierten Besiedelungsprozesses mit Robotereinsatz legen. Sobald die Besiedelungsprozesse im großen Stil ablaufen können, sollen Korallenaufbauprojekte an Riffen und Küstenlinien weltweit durchgeführt werden. Die Kombination aus industriellen Fertigungstechniken sowie der automatisierten Verpflanzung sollen es Coral Maker ermöglichen, jährlich Millionen von Korallen zu pflanzen und so signifikant bessere Ergebnisse als bisher bei der Wiederbelebung der Korallenriffe zu erzielen.

Die Rettung der Korallenriffe bleibt ein herausfordernder Wettlauf gegen die Zeit. Mithilfe innovativer Technologien und Unternehmen wie Coral Maker kann dieser Wettlauf nun endlich signifikant beschleunigt und ausgeweitet werden.

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