El biorock (también llamado seacrete [1] ) es un material de ingeniería similar al cemento que se forma cuando se hace pasar una pequeña corriente eléctrica entre electrodos metálicos submarinos colocados en agua de mar, lo que hace que los minerales disueltos se acumulen en el cátodo para formar una capa gruesa de piedra caliza . Este "proceso de acreción" se puede utilizar para crear materiales de construcción o para crear "arrecifes electrificados" artificiales para el beneficio de los corales y otras formas de vida marina. El biorock, descubierto por Wolf Hilbertz en 1976, estaba protegido por patentes y una marca registrada que ahora 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 . Pensaba en cómo los humanos podrían emular la forma en que crecen los corales. Después de un trabajo preliminar en 1975, en 1976 descubrió que al pasar corrientes eléctricas a través del agua salada, con el tiempo se depositaba sobre el cátodo una gruesa capa de diversos materiales, incluida la piedra caliza . Experimentos posteriores demostraron que el revestimiento podía engrosarse a un ritmo de 5 cm por año mientras fluyera la corriente.
El plan original de Hilbertz era utilizar esta tecnología para hacer crecer estructuras de bajo costo en el océano. Detalló su teoría básica en una revista técnica en 1979 [2] , creyendo que el proceso no debería patentarse para que cualquiera pudiera explotarlo comercialmente. Sin embargo, después de haber sido defraudado varias veces, fundó una empresa, The Marine Resources Company, recaudó capital de riesgo y presentó una serie de patentes relacionadas con la bioroca. [3] [4]
En 1982 disolvió Marine Resources Company [5] , ya que su atención se centró en 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 biorock después de la muerte de Hilbertz en 2007.
El proceso químico que tiene lugar en el cátodo es el siguiente: el carbonato de calcio ( aragonito ) se combina con iones de magnesio , cloruro e hidroxilo para acumularse lentamente alrededor del cátodo y recubrirlo con una capa gruesa 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 y aragonito con oxígeno gaseoso que evoluciona a través de la estructura porosa. Se ha medido una resistencia a la compresión de 3720 a 5350 psi (25,6 a 36,9 MPa), comparable al hormigón utilizado para las aceras. [6] El material crece rápidamente, se fortalece con el tiempo y se autorepara mientras se aplica energía. El proceso es uno que emite dióxido de carbono a la atmósfera en lugar de secuestrarlo . [7]
La corriente eléctrica, suministrada por un voltaje de CC bajo (a menudo <4 voltios) a una corriente baja, se requiere de forma continua, pulsada o intermitente, que por lo tanto se puede generar cerca 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 alrededor de 0,4 a 1,5 kilogramos (0,9 a 3,3 libras) de bioroca, dependiendo de parámetros como la profundidad, la corriente eléctrica, la salinidad y la temperatura del agua . [8] [9]
Los arrecifes electrificados se pueden construir utilizando el proceso Biorock, que proporciona un sustrato en el que los corales prosperan, siendo muy similar al de un arrecife natural. El elemento estructural del arrecife se puede construir con barras de refuerzo de metal de bajo costo sobre las que se formará la roca, que se puede crear localmente en una forma apropiada para la ubicación y el propósito. La energía se suministra entre esta gran estructura metálica (el cátodo ) y un ánodo mucho más pequeño. El coral también se beneficia del entorno de arrecife 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 los peces de aleta.
El término Biorock estuvo protegido como marca entre 2000 y 2010, pero ahora puede utilizarse sin restricciones. [10]
La acreción submarina podría resultar una forma económica de proteger y reforzar los pilotes submarinos en las instalaciones portuarias, e incluso reparar grietas en el hormigón reforzado con acero. Podría utilizarse para construir rompeolas e instalaciones de amarre para barcos. El Sr. Hilbertz también prevé el crecimiento de componentes de construcción bajo el agua para su construcción en tierra, así como la creación de algunas estructuras completamente formadas con diseños simples.
¿La piedra caliza (o Biorock) es un sumidero de CO2 atmosférico? ¡No! Es una fuente. Se trata de una cuestión compleja que parece seductora pero engañosamente simple, y en la que mucha gente se ha equivocado. Parece intuitivamente obvio que, dado que la deposición de piedra caliza está eliminando carbono inorgánico disuelto del océano, esto debería compensarse con una molécula de CO2 atmosférico que se disuelve en el océano, pero de hecho ocurre lo contrario. La razón es que hay mucho más carbono inorgánico disuelto en el océano, en forma de ion bicarbonato, que CO2 en la atmósfera, y el océano es un sistema con pH amortiguado.