Μελέτη του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του ΕΚΠΑ με υπεύθυνη την Καθ. Νίκη Ευελπίδου, σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Hokkaido της Ιαπωνίας, σχετικά με τους ακτόλιθους

Οι αμμώδεις παραλίες αντιπροσωπεύουν σχεδόν το 1/3 της παγκόσμιας ακτογραμμής χωρίς πάγο, φιλοξενώντας μεταβλητές κοινωνικοοικονομικές δραστηριότητες που σχετίζονται με την κατοικία, την αναψυχή, τον τουρισμό, τη βιομηχανία, τη γεωργία, εγκαταστάσεις υδατοκαλλιέργειας και αλιείας, διατήρησης, στρατιωτικών και ακόμη και παραγωγής ενέργειας κ.α. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Τουρισμού, η διάβρωση των παραλιών αποτελεί απειλή για όλα τα ενδιαφερόμενα μέρη, και ιδιαίτερα για την τουριστική βιομηχανία. Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες, το 13,6–15,2% των αμμωδών παραλιών του κόσμου ενδέχεται να μειωθούν έως το 2050, ενώ αυτοί οι αριθμοί μπορεί να αυξηθούν έως και 35,7–49,5% μέχρι το τέλος του 2100. Οι επιπτώσεις της διάβρωσης των ακτών θα επιταχυνθούν από τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής, όπως η ένταση των καταιγίδων και η παγκόσμια άνοδος της στάθμης της θάλασσας, και μη κλιματικοί παράγοντες, όπως η μείωση της παροχής ιζημάτων που σχετίζεται με την ανθρωπογενή τροποποίηση των ποταμών και των ακτών, ενώ η διαχείριση θα περιπλέκεται από ανησυχίες σχετικά με την σκληρή μηχανική προστασία της θάλασσας μέτρα.

Τα IPCC 2013 και 2021 έχουν δώσει μεγαλύτερη έμφαση στις μεθόδους προσαρμογής στην κλιματική κρίση παρά στις επιπτώσεις, αντανακλώντας την αυξανόμενη εστίαση σε ολοκληρωμένες προσεγγίσεις μειώνοντας τους κινδύνους που βασίζονται σε ευέλικτες επιλογές προσαρμογής και διαχείριση. Λαμβάνοντας υπόψη τη νέα πολιτική πάνω στην αντιμετώπιση της κλιματικής κρίσης, έχει αυξηθεί η ζήτηση ερευνών και εναλλακτικών τεχνικών ήπιας μηχανικής (soft engineering) που δρουν εναρμονισμένα με τις φυσικές παράκτιες διαδικασίες για ένα μέλλον με βιώσιμο παράκτιο περιβάλλον σε αντίθεση με τις περισσότερες εφαρμοσμένες μεθόδους (π.χ. κυματοθραύστες, προστατευτικά τείχη, βραχίονες) σκληρής μηχανικής (hard engineering) οι οποίες πολλές φορές δεν φέρνουν τα επιθυμητά αποτελέσματα.

Μέρος του παράκτιου περιβάλλοντος είναι οι ακτόλιθοι, οι οποίοι συναντώνται πολύ συχνά στη Μεσόγειο και στον Ελλαδικό χώρο. Οι ακτόλιθοι είναι παράκτιοι σχηματισμοί, που δημιουργούνται ταχύτατα (από 30 χρόνια και πλέον) στην στάθμη της θάλασσας από τη συνεκτικοποίηση υλικού της παραλίας όπως άμμος, κροκάλες, βιογενή υλικά μέσω της καθίζησης ανθρακικών αλάτων. Θεωρούνται πολύτιμοι γεωμορφολογικοί δείκτες στάθμης της θάλασσας και δείχνουν παλαιές ακτογραμμές. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των αμμωδών παραλιών που φιλοξενούν ακτόλιθους, είναι ότι επηρεάζονται λιγότερο από διεργασίες διάβρωσης και διατηρούν τα μορφολογικά και τα ιζηματολογικά χαρακτηριστικά τους. Μέσα από τη παρατήρηση των φυσικών ακτόλιθων αναπτύχθηκε η ιδέα και η μεθοδολογία δημιουργίας τεχνητών ακτόλιθων ως μία νέα μέθοδος ήπιας μηχανικής (soft engineering) για την αντιμετώπιση της παράκτιας διάβρωσης.

Την εξειδικευμένη μελέτη τους, έχει αναλάβει επιστημονικό κλιμάκιο του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του ΕΚΠΑ με υπεύθυνη την καθηγήτρια Νίκη Ευελπίδου, σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Hokkaido της Ιαπωνίας με υπεύθυνο τον καθηγητή Satoru Kawasaki. Οι πρώτοι Ελληνικοί τεχνητοί ακτόλιθοι δημιουργήθηκαν στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής του MSc Γεωλόγου Γιάννη Σαΐτη η οποία, εκτός των άλλων, πραγματεύεται την ανάπτυξη τεχνητών ακτόλιθων μέσω εργαστηριακών μεθόδων βιορυκτογένεσης με σκοπό την μίμηση των φυσικών διεργασιών ώστε να επιτευχθεί η μηχανική μείωση της παράκτιας διάβρωσης και η προστασία παράκτιων περιοχών από την άνοδο της θαλάσσιας στάθμης.

Οι τεχνητοί ακτόλιθοι σχηματίζονται με τη χρήση υλικών του εκάστοτε παράκτιου περιβάλλοντος όπως, βακτήρια και ιζήματα. Η χρήση τοπικών φυσικών υλικών για την κατασκευή των τεχνητών ακτόλιθων ενδείκνυται ως μέθοδος, διότι αποφεύγεται η διατάραξη της βιοποικιλότητας και ως εκ τούτου θεωρούνται φιλικοί προς το περιβάλλον σχηματισμοί.

Η μεθοδολογία περιλαμβάνει δειγματοληψία νερού και ιζήματος (Εικόνα 1), προ-επεξεργασία των δειγμάτων, μικροβιολογική ανάλυση (Εικόνα 2), ορυκτολογική ανάλυση (πολωτική μικροσκοπία, SEM-EDS, XRD) και χημική ανάλυση (XRF), καθώς επίσης γίνεται και προσδιορισμός των φυσικών ιδιοτήτων του τεχνητού σχηματισμού (Εικόνα 3) (διατμητική αντοχή, πορώδες). Βασιζόμενοι στη πολλά υποσχόμενη μέθοδο της ανθρακικής καθίζησης μέσω μικροβιακής παρέμβασης (microbial-induced carbonate precipitation – MICP) τα βακτήρια κατακρημνίζουν το ανθρακικό ασβέστιο και τροποποιούν τα χαρακτηριστικά του εδάφους με αποτέλεσμα την συγκόλληση των παραλιακών ιζημάτων για τη δημιουργία τεχνητών ακτόλιθων.

Ο υποψήφιος διδάκτορας, Γιάννης Σαΐτης έχει δημοσιεύσει προσφάτως τα πρώτα αποτελέσματα των μελετών του πάνω στους τεχνητούς ακτόλιθους (Saitis et al., 2022). Η δημοσίευση έλαβε τιμητική διάκριση από το περιοδικό «Journal of Marine Science and Engineering» και αποτελεί μέρος του διαφημιστικού banner του περιοδικού. Στα πλαίσια της έρευνας αυτής, έχουν δημιουργηθεί τεχνητοί ακτόλιθοι χρησιμοποιώντας υλικά παραλιών από περιοχές της Ελλάδας (π.χ. ανατολικό Κορινθιακό, ανατολική Αττική) αλλά και από παραλία της Okinawa, Ιαπωνία. Οι εκτεταμένες γεωμορφολογικές και γεωχημικές μελέτες φυσικών ακτόλιθων σε πολλές περιοχές ανά τη χώρα, Κύπρο και Ιαπωνία, έχουν προσφέρει σημαντική γνώση για τα επόμενα βήματα δημιουργίας και εφαρμογής τεχνητών ακτόλιθων.

Τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά καθώς δείχνουν ότι βακτήρια που συνεισφέρουν στην υδρόλυση της ουρίας (π.χ. Micrococcusyunnanensissp.) είναι αποτελεσματικά στη δημιουργία τεχνητών ακτόλιθων με μέση αντοχή στη θλίψη 7 MPa και την δυνατότητα κατοχής όμοιων φυσικών και ορυκτολογικών χαρακτηριστικών με αυτά των φυσικών ακτόλιθων.

Θα πρέπει να αναφερθεί ότι μέρος της έρευνας χρηματοδοτήθηκε μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Ανάπτυξη Ανθρώπινου Δυναμικού, Εκπαίδευση και Διά Βίου Μάθηση» (ΕΔΒΜ103).

Συμπερασματικά, οι μελέτες των τεχνητών ακτόλιθων μπορούν να οδηγήσουν σε μια νέα εποχή μαλακών μηχανικών κατασκευών όπου μπορούμε να μιμηθούμε τα φυσικά χαρακτηριστικά των ακτόλιθων ως φράγματα προστασίας. Με τη δημιουργία τεχνητών ακτόλιθων σε ευάλωτες αμμώδεις παραλίες που επηρεάζονται από τη διάβρωση, επιτυγχάνουμε φιλική προς το περιβάλλον παράκτια βιωσιμότητα ενώ (α) εξοικονομούμε ενέργεια καθώς αυτή η μέθοδος δεν απαιτεί μεγάλες ποσότητες κανενός τύπου ενέργειας, (β) μειώνοντας τις εκπομπές CO₂ καθώς η μέθοδος μας  δεν περιλαμβάνει χρήση τσιμέντου και (γ) οικοδομικά υλικά λόγω του γεγονότος ότι χρησιμοποιεί το τοπικό υλικό παραλίας.

Βιβλιογραφία

Saitis G, Karkani A, Koutsopoulou E, Tsanakas K, Kawasaki S, Evelpidou N. Beachrock Formation Mechanism Using Multiproxy Experimental Data from Natural and Artificial Beachrocks: Insights for a Potential Soft Engineering Method. Journal of Marine Science and Engineering. 2022; 10(1):87. https://doi.org/10.3390/jmse10010087