تعاني معظم الشعاب المرجانية في جميع أنحاء العالم من تبعات ارتفاع درجة حرارة المحيطات وزيادة التلوث. الأمر الذي دفع بحكومات الدول حول العالم للقيام بعمليات ترميم لهذه الشعاب نظراً لأهميتها الكبير للنظام البيئي في المحيطات. وتعتمد جهود الترميم الحالية على منهجية استخدام الكتل الخرسانية أو الهياكل المعدنية كركائز لنمو المرجان. الا أن عملية ترميم الشعاب المرجانية بهذه الطريقة بطيئة جداً نظراً لطول الفترة التي يستغرقها المرجان لترسيب هيكله الكربوني على هذه الركائز والذي يصل لمعدل ملليمترات فقط في السنة.

الا أنه باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن تصبح عملية ترميم الشعاب المرجانية وإعادة تأهيلها أسهل وأسرع، وذلك عبر تطوير هياكل صلبة وصديقة للبيئة تدعم نمو هذه الشعاب بسهولة وبفترة قصيرة.

وفي هذا السياق، تجري البروفيسورة شارلوت هاوزر، أستاذة الهندسة الحيوية في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) دراسة مع فريقها البحثي لاستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لتسريع عملية ترميم الشعاب المرجانية وحمايتها. يقول حامد البلعاوي ، أحد المؤلفين الرئيسيين لهذه الدراسة: "تنمو جزيئات المرجان الدقيقة بسرعة أكبر على أسطح كربونات الكالسيوم المطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لأنها لا تحتاج لبناء هيكل داعم من الحجر الجيري تحتها، اذ أن الفكرة الأساسية هي جعل الشعاب المرجانية تنمو بصورة مبكرة حتى تتمكن من التعافي بشكل أسرع".

يقوم علماء كاوست بطباعة ثلاثية الأبعاد لقوالب من كربونات الكالسيوم مصممة حسب الطلب يمكن أن ينمو عليها المرجان، مما يسرع عملية ترميم الشعاب المرجانية في البحار والمحيطات.

​

جدير بالذكر أن الفكرة نفسها ليست جديدة. حيث سبق أن اختبر الباحثون عدة طرق لطباعة هياكل داعمة لنمو المرجان باستخدام المواد الاصطناعية، وحالياً باستخدام المواد الهجينة. الا أن فريق كاوست طور واختبر أسلوبًا جديدًا يسمى (3D CoralPrint)، والذي يستخدم حبرًا صديقًا للبيئة ومستدامًا تم تطويره من كربونات الكالسيوم (CCP). أظهرت الاختبارات المبدئية في أحواض السمك أن كربونات الكالسيوم غير سامة، الا أن الباحثين يخططون لإجراء مزيد من الاختبارات طويلة المدى.

وعلى عكس الأساليب الحالية، تتضمن تقنية (3D CoralPrint) ربط الجزيئات المرجانية الدقيقة بالهيكل العظمي المطبوع لتسريع عملية استعمار المرجان لها. وتشتمل التقنية على طريقتين مختلفتين للطباعة ثلاثية الابعاد، كلتاهما تبدأ بعملية مسح ضوئي لنموذج هيكل عظمي مرجاني. في الطريقة الأولى، تتم طباعة النموذج بواسطة صب قالب من السيليكون، ثم طباعة الهيكل النهائي عن طريق ملء القالب بحبر كربونات الكالسيوم. في الطريقة الثانية، تتم طباعة الهيكل الداعم مباشرة باستخدام حبر كربونات الكالسيوم.

تعتبر الطريقتان مكملتان لبعضهما البعض، حيث نستطيع باستخدام الطريقة الأولى صناعة قالب وإعادة إنتاج هياكل منه بصورة أسهل وأسرع، الا أن ذلك سيقيّد من حجم هذه الهياكل بحسب حجم القالب المطبوع، أما طريقة الطباعة المباشرة فهي بطبيعة الحال أبطأ وأقل دقة، ولكنها تسمح لنا بتخصيص الهياكل وإنتاجها بأحجام أكبر.

تقول زينب خان، المؤلفة الرئيسية الأخرى للدراسة: " نستطيع من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد وبناء القوالب الخاصة الحصول على المرونة اللازمة ومحاكاة ما يحدث فعلاً في دورة حياة الشعاب المرجانية".