Ο ηλεκτρισμός στη μάχη κατά της διάβρωσης των ακτών

Χρυσές αμμουδιές, λευκά βράχια, παραλίες, πόλεις, χωριά και υποδομές κοντά στη θάλασσα. Για πόσο ακόμα θα βρίσκονται εκεί; Από τις έντονες καταιγίδες μέχρι την αύξηση της στάθμης των θαλασσών, η κλιματική αλλαγή δημιουργεί συνθήκες που οδηγούν στην διάβρωση των ακτών και θέτουν σε κίνδυνο περιβάλλον και οικονομία.

Σύμφωνα με έρευνα του Κοινού Κέντρου Ερευνών (Joint Research Center) της Ευρωπαϊκής Επιτροπής που διεξήχθη το 2020, σχεδόν το 26% των ακτών της Γης θα εξαφανιστούν έως το τέλος του αιώνα που διανύουμε. Ειδικά για την Ελλάδα, σύμφωνα με στοιχεία που παρουσιάστηκαν πρόσφατα στην Ειδική Μόνιμη Επιτροπή Περιφερειών της Βουλής, που συνεδρίασε με θέμα «Διάβρωση ακτών – Μέθοδοι αντιμετώπισης – Θεσμικό πλαίσιο» η Ελλάδα έχει χάσει περίπου 250 τετραγωνικά χιλιόμετρα παραλιών στο διάστημα 1986 έως 2018, ενώ το ετήσιο κόστος μπορεί να ανέρχεται σε περίπου 2,6 δισεκατομμύρια ευρώ και αυτό το νούμερο δεν υπολογίζει το κόστος από την απώλεια υπηρεσιών, από τα οικοσυστήματα.

Λύση εμπνευσμένη από τη φύση

Σε μία προσπάθεια να μετριαστούν οι συνέπειες και να προστατευθούν οι ακτές, έχουν υιοθετηθεί λύσεις που περιλαμβάνουν συνήθως υποδομές όπως τοίχους και εμπόδια, ή ενέσεις τσιμέντου για την ενίσχυση των θαλάσσιων υποστρωμάτων που κατά κύριο λόγο αποτελούνται από άμμο.

Πρόσφατα, έρευνα του Πανεπιστημίου του Νορθουέστερν ήρθε να «ταράξει» τα νερά προτείνοντας μία νέα, πολλά υποσχόμενη λύση με την χρήση ηλεκτρισμού και έμπνευση από τα μύδια και άλλα μαλάκια και συγκεκριμένα του τρόπου που συνθέτουν το κέλυφός τους χρησιμοποιώντας διαλυμένα μέταλλα που υπάρχουν στο νερό της θάλασσας.

Ομοίως, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τα ίδια φυσικά, διαλυμένα στοιχεία για να σχηματίσουν ένα φυσικό τσιμέντο ανάμεσα σε κόκκους άμμου εμποτισμένους στη θάλασσα. Όμως, αντί για τη μεταβολική ενέργεια που χρησιμοποιούν τα μαλάκια, οι ερευνητές αξιοποίησαν την ηλεκτρική ενέργεια για να υποκινήσουν τη χημική αντίδραση.

Τα εργαστηριακά πειράματα έδειξαν ότι ένα ήπιο ηλεκτρικό ρεύμα άλλαξε στιγμιαία τη δομή της θαλάσσιας άμμου, μετατρέποντάς την σε ένα ακίνητο στερεό που μοιάζει με βράχο. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να προσφέρει μια μόνιμη, οικονομική και βιώσιμη λύση για την ενίσχυση των παγκόσμιων ακτών.

Σύμφωνα με τον επικεφαλής της έρευνας Αλεσάντρο Ρότα Λόρια «πάνω από το 40% του παγκόσμιου πληθυσμού ζει σε παράκτιες περιοχές και εξαιτίας της κλιματικής αλλαγής και της ανόδου της στάθμης της θάλασσας, η διάβρωση είναι μια τεράστια απειλή καθώς μέσω της αποσύνθεσης των υποδομών και της απώλειας γης, προκαλεί ζημιές δισεκατομμυρίων δολαρίων ετησίως σε παγκόσμια κλίμακα. Οι τρέχουσες προσεγγίσεις για τον μετριασμό της διάβρωσης περιλαμβάνουν δομές προστασίας κτιρίων ή έγχυση εξωτερικών συνδετικών ουσιών στο υπέδαφος».

Στόχος της έρευνας ήταν, όπως τονίζει ο ίδιος, να αναπτυχθεί μία λύση «ικανή να αλλάξει το status quo στην προστασία των ακτών – μια προσέγγιση που δεν θα απαιτεί την κατασκευή δομών προστασίας και θα μπορούσε να τσιμεντάρει θαλάσσια υποστρώματα χωρίς τη χρήση πραγματικού τσιμέντου».

Στη συνέχεια, εξηγώντας το πείραμα που διεξήγαγε η ομάδα του ανέφερε ότι «εφαρμόζοντας μια ήπια ηλεκτρική διέγερση σε θαλάσσια εδάφη, αποδείξαμε συστηματικά και μηχανικά ότι είναι δυνατό να τα τσιμεντοποιήσουμε μετατρέποντας φυσικά διαλυμένα μέταλλα στο θαλασσινό νερό σε στερεά ορυκτά συνδετικά – ένα φυσικό τσιμέντο».

Σχολιάζοντας τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται σήμερα για την αντιμετώπιση της διάβρωσης, ο καθηγητής σημείωσε ότι «τα θαλάσσια τείχη, επίσης, υποφέρουν από διάβρωση, με την πάροδο του χρόνου, η άμμος κάτω από αυτούς τους τοίχους διαβρώνεται και οι τοίχοι μπορεί τελικά να καταρρεύσουν. Συχνά, οι δομές προστασίας κατασκευάζονται από μεγάλες πέτρες, οι οποίες κοστίζουν εκατομμύρια δολάρια. Ωστόσο, η άμμος κάτω από αυτά μπορεί ουσιαστικά να ρευστοποιηθεί λόγω ορισμένων περιβαλλοντικών στρεσογόνων παραγόντων, και αυτοί οι μεγάλοι βράχοι καταπίνονται από το έδαφος».

Μετατροπή ιόντων σε κόλλα

Για να αποφύγουν τα ίδια ζητήματα, οι ερευνητές εφάρμοσαν στο νερό ήπιο ηλεκτρικό ρεύμα (2 έως 3 βολτ) προκαλώντας χημικές αντιδράσεις μετατρέποντας τα ίδια ορυκτά που χρησιμοποιούν τα μαλάκια για να φτιάξουν το κέλυφός τους, σε στερεό ανθρακικό ασβέστιο. Με ελαφρώς υψηλότερη τάση (4 βολτ), αυτά τα συστατικά μπορούν κυρίως να μετατραπούν σε υδροξείδιο του μαγνησίου και υδρομαγνησίτη, ένα ορυκτό που βρίσκεται παντού σε διάφορες πέτρες.

Όταν αυτά τα ορυκτά ενώνονται παρουσία άμμου, λειτουργούν σαν κόλλα, συνδέοντας τα σωματίδια άμμου μεταξύ τους. Στο εργαστήριο, η διαδικασία λειτούργησε επίσης με όλους τους τύπους άμμου – από κοινή πυριτική και ασβεστώδη άμμο έως σιδερένια άμμο, που συχνά βρίσκεται κοντά σε ηφαίστεια.

Φιλική στο περιβάλλον και αναστρέψιμη

Ο καθηγητής εκτιμά, επίσης, ότι η επεξεργασμένη άμμος θα διατηρήσει την αντοχή της, προστατεύοντας τις ακτές για δεκαετίες, ενώ δεν επιφέρει αρνητικές επιπτώσεις στη θαλάσσια ζωή. Οι τάσεις που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία είναι πολύ ήπιες για να γίνονται αισθητές, ενώ παρόμοιες διαδικασίες έχουν χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση υποθαλάσσιων δομών ή ακόμη και την αποκατάσταση κοραλλιογενών υφάλων.

Επίσης, η διαδικασία είναι εντελώς αναστρέψιμη καθώς όταν τα ηλεκτρόδια ανόδου και καθόδου της μπαταρίας αλλάζουν, ο ηλεκτρισμός διαλύει τα ορυκτά – αναιρώντας αποτελεσματικά τη διαδικασία.

Επόμενο βήμα των ερευνητών είναι δοκιμάσει την τεχνική αυτή στο πεδίο, δηλαδή στην παραλία.