MIT、環境配慮型沖合リーフで海岸と海洋生物を保護

Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA

MITチームが「アーキテクトされた」リーフで海岸線を強化することを目指しています — 自然リーフの波緩衝効果を模倣しながら、魚や他の海洋生物の生息ポケットも提供する持続可能な沖合構造物。（画像：Michael Triantafyllou氏ら提供）

MITチームが「アーキテクトされた」リーフで海岸線を強化することを目指しています — 持続可能な沖合構造物で、自然リーフの波緩衝効果を模倣しながら魚や他の海洋生物の生息ポケットも提供します。

チームのリーフ設計は、4枚の舵のようなスラットに囲まれた円筒構造を中心にしています。エンジニアたちは、この構造が波に対して立つとき、波を乱流ジェットに効率的に分解し、最終的に波の総エネルギーの大部分を消散させることを発見。新設計が既存人工リーフと同等の波エネルギー低減を、10分の1の材料で達成できると計算しています。

研究者たちは各円筒構造を持続可能セメントで製造し、「ボクセル」パターンで成形して自動組立可能にし、魚が探索し他の海洋生物が定着できるポケットを提供する計画。円筒を連結して長い半透過性壁を形成し、海岸線から約半マイル沖に設置。初期実験室規模プロトタイプ実験では、アーキテクトリーフが入射波エネルギーを95%以上削減できることを示しています。

「これは長い防波堤のようなものです」とMichael Triantafyllou教授。「高さ6メートルの波がこのリーフ構造に向かって来れば、反対側では最終的に1メートル未満になります。つまり波の衝撃を殺し、浸食と洪水を防げます。」

チームは代わりに、より少ない材料で効率的に波エネルギーを消散し、脆弱な海岸沿いに生きる魚の避難所も提供する人工リーフ設計を探りました。

「自然サンゴ礁は熱帯海域でしか見つかりません」とTriantafyllou氏。「例えばマサチューセッツではこれらリーフを持てません。しかしアーキテクトリーフは温度に依存しないので、あらゆる水域に設置し、より多くの沿岸地域を保護できます。」

チームのアーキテクトリーフ設計は、一見無関係な2つの問題から生まれました。CBA研究者たちが航空宇宙産業向け超軽量細胞構造を開発中、Sea Grant研究者たちがオフショア石油構造物のブアウトプレベンター性能評価中 — 油ガス井戸を封じ漏洩防止する円筒バルブ。

チームテストで、構造の円筒配置が高い抗力生成を示しました。つまり、油ガス高力フロー消散に特に効率的。彼らは疑問を持ちました：同じ配置が海洋波という別タイプのフローも消散できるか？

「この乱流と強力ジェットを活用して、最終的に波エネルギーを消散させます」と共著者Jose del Auila Ferrandis氏。

研究者たちが最適波消散構造を特定すると、アーキテクトリーフの実験室規模版を、円筒構造シリーズで3Dプリントプラスチックから作製。各テスト円筒は約1フィート幅、4フィート高。複数円筒を約1フィート間隔で組み立て、フェンス様構造を形成し、MIT波浪水槽に投入。さまざまな高さの波を発生させ、アーキテクトリーフ通過前後で測定。

「波が実質的に減少し、リーフがそのエネルギーを破壊したのを確認しました」とTriantafyllou氏。

チームは構造をより多孔性にし、魚に優しいものにすることも検討。各構造を固体プラスチックスラブではなく、より安価で持続可能なタイプのセメントで作れることを発見。

詳細については、Abby Abazoriusまでお問い合わせください（617-253-2709）。