Developing Concrete Mixes for Ecological Restoration in Marine Protected Areas (temp)

Abstract

I servizi ecosistemici sono un gruppo di benefici per le popolazioni umane che derivano da ecosistemi sani e funzionanti. L'aumento dell'urbanizzazione costiera e il cambiamento climatico stanno avendo un impatto negativo sugli ecosistemi locali e sulla biodiversità. Inoltre, la proliferazione di infrastrutture costiere rigide ha spostato la vita marina nativa. Una specie di fondazione protetta, Ericaria amentacea, è in declino. Sono stati fatti diversi sforzi di ripristino (ROC-POP-Life REEForest-Life), ma il recupero attivo di questa macroalga è ancora necessario. Un recente progetto presso l'Università di Genova, in Italia, mira a migliorare il valore ecologico di dighe marine senza caratteristiche coltivando giovani esemplari di E. amentacea su substrati e fissandoli alle pareti nelle aree marine protette. Tuttavia, sono sorti problemi dovuti all'incompatibilità tra diga e substrati quando accoppiati a forzatura idrodinamica. In questo documento, viene esplorato un esperimento di proof-of-concept attraverso il test di tre miscele di cemento che utilizzano materiali ecocompatibili e rinforzo in fibra per iniziare il processo di sviluppo di una miscela di calcestruzzo che può ospitare la vita marina e ha il potenziale per essere ampliata per l'uso nella costruzione di infrastrutture costiere. Le miscele di cemento contengono fumo di silice o nano-silice e rinforzo in fibra di vetro o polipropilene e sono progettate per essere più resistenti all'acqua di mare e all'azione delle onde, fornendo al contempo un substrato sicuro su cui far crescere i giovani di E. amentacea. Le miscele di cemento sono state sottoposte a test meccanici preliminari e specifici e una miscela è stata scelta per la coltivazione di alghe prima di essere distribuita sul campo. Infine, vengono discussi suggerimenti e raccomandazioni per miglioramenti e ulteriori ricerche.

Ecosystem services are a group of benefits to human populations that are derived from healthy functioning ecosystems. Increasing coastal urbanization and climate change are negatively impacting local ecosystems and biodiversity. In addition, the proliferation of hard coastal infrastructure has been displacing native marine life. One protected foundation species, Ericaria amentacea, has been in decline. Several restoration efforts have been made (ROC-POP-Life REEForest-Life), but the active recovery of this macroalga is still necessary. A recent project at the University of Genova, Italy aims to improve the ecological value of featureless seawalls by cultivating E. amentacea juveniles on substrata and affixing them to the walls in marine protected areas. However, there have been issues arising due to the incompatibility between seawall and substrata when coupled with hydrodynamic forcing. In this paper, a proof-of-concept experiment is explored through the testing of three cement mixtures that use ecologically friendly materials and fiber reinforcement to begin the process of developing a concrete mixture that can host marine life and has the potential to be upscaled for use constructing coastal infrastructure. The cement mixes contain either silica fume or nano-silica and either glass fiber or polypropylene fiber reinforcement and are designed to be more resistant to seawater and wave action while providing a safe substrate for E. amentacea juveniles to grow on. The cement mixes were subjected to preliminary, specific mechanical testing, and one mix was chosen for alga cultivation before being deployed in the field. Finally, suggestions and recommendations for improvements and further research are discussed.