Biorock

Biorock (también conocido como hormigón marino ^{[ 1 ]} ) es un material de ingeniería similar al cemento que se forma al aplicar una pequeña corriente eléctrica entre electrodos metálicos sumergidos en agua de mar , lo que provoca que los minerales disueltos se acumulen en el cátodo y formen una gruesa capa de piedra caliza . Este proceso de acumulación puede utilizarse para crear materiales de construcción o arrecifes artificiales electrificados en beneficio de los corales y otras especies marinas. Descubierto por Wolf Hilbertz en 1976, el biorock estaba protegido por patentes y una marca registrada que ya han expirado.

Durante la década de 1970, el profesor Wolf Hilbertz , arquitecto de formación, estudiaba conchas marinas y arrecifes en la Escuela de Arquitectura de la Universidad de Texas . Reflexionaba sobre cómo los humanos podrían imitar el crecimiento del coral. Tras un trabajo preliminar en 1975, en 1976 descubrió que, al hacer pasar corrientes eléctricas a través del agua salada, con el tiempo se depositaba una gruesa capa de diversos materiales, incluyendo piedra caliza , sobre el cátodo . Experimentos posteriores demostraron que este recubrimiento podía engrosarse a un ritmo de 5  cm por año mientras fluyera la corriente.

El plan original de Hilbertz era utilizar esta tecnología para cultivar estructuras de bajo costo en el océano. Detalló su teoría básica en una revista técnica en 1979, ^{[ 2 ]} creyendo que el proceso no debía patentarse para que cualquiera pudiera explotarlo comercialmente. Sin embargo, tras sufrir varias decepciones, constituyó una empresa, The Marine Resources Company, obtuvo capital de riesgo y registró varias patentes relacionadas con la bioroca. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Disolvió Marine Resources Company en 1982 ^{[ 5 ]} cuando su enfoque cambió a la creación de arrecifes de coral artificiales (o arrecifes electrificados ) después de conocer a Thomas J. Goreau . Hilbertz formó una sociedad con Goreau, quien continuó trabajando en la restauración de arrecifes de coral y biorocas después de que Hilbertz falleciera en 2007.

El proceso químico que tiene lugar en el cátodo es el siguiente: el carbonato de calcio ( aragonita ) se combina con iones de magnesio , cloruro e hidroxilo para acumularse lentamente alrededor del cátodo , recubriéndolo con una gruesa capa de material de composición similar al cemento de oxicloruro de magnesio . Con el tiempo, la protección catódica reemplaza el ion cloruro negativo (Cl-) con bicarbonato disuelto (HCO3-) para endurecer el recubrimiento hasta formar una mezcla de hidromagnesita - aragonita , con oxígeno gaseoso que se libera a través de la estructura porosa. La resistencia a la compresión se ha medido entre 3720 y 5350 psi (25,6 y 36,9 MPa) , comparable a la del hormigón utilizado para aceras. ^{[ 2 ]} El material crece rápidamente, se fortalece con el tiempo y se autorrepara mientras se le aplica energía. El proceso emite dióxido de carbono a la atmósfera en lugar de secuestrarlo . ^{[ 6 ]}  

La corriente eléctrica, suministrada por un bajo voltaje de CC (a menudo <4 voltios) y de baja intensidad, se requiere de forma continua, pulsada o intermitente, por lo que puede generarse en las cercanías a partir de una fuente de energía renovable integrada de bajo costo , como un pequeño conjunto de paneles solares flotantes . Un kilovatio-hora de electricidad acumula entre 0,4 y 1,5 kilogramos (0,9 y 3,3 lb) de bioroca, dependiendo de parámetros como la profundidad, la corriente eléctrica, la salinidad y la temperatura del agua . ^{[ 7 ] [ 8 ]} 

Los arrecifes electrificados se pueden construir mediante el proceso Biorock, que proporciona un sustrato ideal para el desarrollo de los corales, muy similar al de un arrecife natural. La estructura del arrecife se construye con barras de acero de bajo costo , sobre las cuales se forma la roca, la cual se puede crear localmente con una forma adecuada al lugar y al propósito. La energía se suministra entre esta gran estructura metálica (el cátodo ) y un ánodo mucho más pequeño. Los corales también se benefician del entorno electrificado y oxigenado que se forma alrededor del cátodo. Los altos niveles de oxígeno disuelto lo hacen muy atractivo para los organismos marinos, en particular para los peces.

• Patente estadounidense 4246075 "Acumulación de minerales en grandes estructuras superficiales, componentes y elementos de construcción" 1981 ( vencida ) 
• Patente estadounidense 4440605 "Reparación de estructuras de hormigón armado por acumulación de minerales" 1984 (vencida) 
• Patente estadounidense 4461684 "Recubrimiento por acreción y mineralización de materiales para protección contra la biodegradación" 1984 (vencida) 
• Patente estadounidense 5543034 "Método para mejorar el crecimiento de organismos acuáticos y estructuras creadas mediante dicho método" 1996 (vencida) 

El término Biorock estuvo protegido por una marca registrada entre 2000 y 2010, pero ahora puede usarse sin restricciones. ^{[ 9 ]}

• Hilbertz, WH, Arquitectura marina: una alternativa , en: Arch. Sci. Rev., 1976
• Hilbertz, WH, Tecnología de acreción mineral: aplicaciones para la arquitectura y la acuicultura con D. Fletcher y C. Krausse, Industrial Forum, 1977
• Hilbertz, WH, Construyendo entornos que crecen , en: The Futurist (junio de 1977): 148-49
• Hilbertz, WH et al., Electrodeposición de minerales en agua de mar: experimentos y aplicaciones , en: IEEE Journal on Oceanic Engineering, vol. OE-4, n.º 3, págs.  94–113, 1979
• Ortega, Álvaro, Tecnología básica: Acreción mineral para refugio. El agua de mar como fuente para la construcción , MIMAR 32: Arquitectura en desarrollo , n.° 32, págs.  60-63, 1989.
• Hilbertz, WH, Material de construcción generado por energía solar a partir de agua de mar para mitigar el calentamiento global , en: Building Research & Information, Volumen 19, Número 4, julio de 1991, páginas 242-255
• Hilbertz, WH, Material de construcción generado por energía solar a partir de agua de mar como sumidero de carbono , Ambio 1992
• Balbosa, Enrique Amat, Revista Arquitectura y Urbanismo , vol. 15, núm. 243, 1994
• Goreau, TJ + Hilbertz, WH + Evans, S. + Goreau, P. + Gutzeit, F. + Despaigne, C. + Henderson, C. + Mekie, C. + Obrist, R. + Kubitza, H., Expedición Saya de Malha, marzo de 2002 , 101 p., Sun&Sea eV Hamburgo, Alemania, agosto de 2002

• Sitio web de Wolf Hilbertz
• Alianza Mundial para los Arrecifes de Coral