Wiederherstellung von Korallenriffen

Wenn Kunst und Wissenschaft sich einem Ziel verschreiben

  • Naturwissenschaften
1
Wie alles begann
2
Nachhaltigkeit und Skalierbarkeit
3
Herausforderungen und interdisziplinäre Zusammenarbeit
4
Entwerfen, Testen, Anpassen
Winter 2020 / 2021
5
Relevanz für wissenschaftliche Bibliotheken
Frühling 2021
Episode 1

Wie alles begann

Jede berufliche Disziplin hat ihren eigenen Blickwinkel auf die Welt. Ich als Künstlerin neige dazu, viel zu beobachten, sowohl im übertragenen als auch im wörtlichen Sinne. Ich versuche, das Wesen dessen zu erfassen, was mich umgibt. Dieser künstlerische Blickwinkel wird von vielen als eine Suche nach ästhetischer Essenz und Komposition verstanden, sozusagen als ein Streben nach der Poesie der Dinge. Doch aus meiner Sicht vermag Kunst mehr. Sie kann ein Katalysator für individuelles Handeln und gesellschaftliche Veränderung sein. Sie erreicht das, indem sie Artefakte schafft, die Menschen unterschiedlichster Hintergründe als Ankerpunkt für Kommunikation und Handlung dienen. Auch können sich Kunst und Naturwissenschaften auf diese Weise symbiotisch verbinden. Diese Geschichte ist mein Erfahrungsbericht. Schon früh faszinierte und inspirierte mich eine uns Menschen oftmals unbekannte Umgebung – ich nenne sie die «Unterwasserwelt».

Marie Griesmar, Künstlerin und Fellow des ETH Library Labs 2019

Alles begann, als ich im Jahr 2000 den Tauchsport entdeckte. Was für ein unbeschreibliches Gefühl, in dieser surrealen Umgebung kurzzeitig koexistieren zu können. Eine Leidenschaft war geboren. Ich begann, mich in meinem Schaffen mit dem Thema Wasserökologie in verschiedensten Gewässern auseinanderzusetzen. Im Jahr 2012 hatte ich ein tief greifendes Erlebnis. Ich war auf den Seychellen, um mich als Verantwortliche für Divemaster 1 zertifizieren zu lassen. Den Ort kannte ich von früher, aber ich erkannte ihn kaum wieder. Das Korallenriff wirkte trostlos. Ein Bleiche-Ereignis im Jahr 2011 hatte das einst so farbenfrohe und lebendige Ökosystem in ein abgestorbenes Riff verwandelt. Ein Gefühl der Machtlosigkeit gegenüber der tiefen Missachtung submariner Ökosysteme wuchs in mir. Ich beschloss, so viel wie möglich über den Schutz von Korallenriffen zu lernen. Dieses Wissen wollte ich zur Schaffung wirkungsvoller Kunstwerke nutzen. Es musste schliesslich auch einen künstlerischen Weg geben, dem wissenschaftlich prognostiziertes Aussterben von Korallen bis zum Jahr 2050 entgegenzuwirken.

Eine grosse Bereicherung war die Zusammenarbeit mit Meeresbiologen, die auf die Erforschung von Genomen von Korallen spezialisiert sind. Während eines Aufenthalts am Reef Genomics Lab des Red Sea Research Center der King Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie in Saudi-Arabien konnte ich von ihnen viel lernen. Auf Basis dieser Erfahrung entwickle ich seit 2016 Strategien und Prototypen für das Projekt «Beneath The Sea, a New Form of Reef», das von submarinen Ökosystemen inspiriert ist. Besonders prägend war für mich auch ein Aufenthalt bei swissnex San Francisco als Fellow des Pier 17 Science Studio im Jahr 2018. Das Werk orientiert sich an der Form und strukturellen Funktionsweise eines Riffs. Es schafft eine neuartige «Architektur», die auf dem Meeresboden Korallen dazu einlädt, sich auf ihr anzusiedeln und zu wachsen. Ziel ist es, Lebensraum und Schutz für die wichtigen Meeresgemeinschaften zu bieten, die auf Korallenriffen zu Hause sind. Zentral ist hierbei für mich der Aspekt der Nachhaltigkeit der verwendeten Materialien und Herstellungsprozesse. Durch den Austausch mit Forschern aus verschiedenen internationalen Laboren und Institutionen wurde eines für mich immer deutlicher: Ich wollte meine bisherige, rein manuelle Arbeitsweise erweitern und Methoden der digitalen Fabrikation miteinbeziehen.

Marie Griesmar beim Zeichnen von Korallenriffen im Roten Meer 2017, © Ramona Marasco.

Im Jahr 2019 wurde ich Innovator Fellow am ETH Library Lab. Das Lab ist eine interdisziplinäre Initiative. Ihr Ziel ist die Förderung innovativer Ansätze zur Unterstützung offener Wissensökosysteme rund um Wissenschaft und Forschung. Hier konnte ich mich – unterstützt durch das Lab – dem Erlernen digitaler Fertigungsweisen widmen, mein Projektvorhaben weiter schärfen und mich mit Forschenden der ETH Zürich vernetzen. Es wurde eine spannende Reise. An ihrem Ende stand ein neuartiger Prototyp. In ihm manifestieren sich die Logik digitaler Herstellungsmethoden, die Eigenschaften ökologischer Materialien und der Einfluss der Wasserströmung auf die Ansiedlung von Korallenlarven. In den weiteren Kapiteln werde ich Einblicke in das Projekt geben. Als Nächstes berichte ich über die Schritte von der Handarbeit zur technischen Umsetzung.

Episode 2

Nachhaltigkeit und Skalierbarkeit

In Episode 1 berichtete Marie Griesmar bereits über die Idee und die Entstehung ihres Projekts «Beneath The Sea, a New Form of Reef». In dieser Episode 2 teilt sie ihre Erfahrungen zur Realisierung.

Im Idealfall betrachtet ein ökologisch verantwortungsvolles Projekt alle Komponenten der natürlichen Umwelt als miteinander verbunden. Diese sozusagen ethische Sichtweise prägt das gesamte Prozessdesign; nicht nur in seiner Entwicklung, sondern auch in seinem Herstellungsansatz und seiner Umsetzung. Bei jedem künstlerischen oder interdisziplinären Projekt, das ich umgesetzt habe, bin ich den Leitprinzipien gefolgt, die Natur zu respektieren und soziale Eigenschaften lokaler Gemeinschaften einzubeziehen. Das bedeutet auch, dass ich die Nutzung lokaler Ressourcen oder Biomassen anstrebe, wie z. B. Ton, natürliche Pigmente oder pflanzliche Grundstoffe aus der Region.

Mein Wiederherstellungsprojekt für Korallenriffe «Beneath The Sea, a New Form of Reef» befasst sich mit komplexen umwelttechnischen Anforderungen – insbesondere, da es in Unterwasserlebensräume eingreift, also dort, wo das Gleichgewicht zwischen den Organismen sehr fragil ist. Wenn ich Installationen unter Wasser durchführe, lege ich besonderen Wert darauf, dass Material oder Technologie nicht falsch eingesetzt werden. Um zum Beispiel eine störende oder stauende Wirkung innerhalb eines Ökosystems zu verhindern, begann ich, von Meeresbiologen zu lernen. Mein Ziel war es, herauszufinden, welche natürlichen Materialien am ehesten für meine gewünschten künstlerischen Strukturen geeignet sind. Ausserdem wollte ich wissen, welche Materialien sich über die Jahre am besten der Meereslandschaft anpassen und diesen Bedingungen standhalten.

Gebleichte Korallen auf den Malediven im Mai 2016, © The Ocean Agency/XL Catlin Seaview Survey

Steingut und insbesondere gebrannter Ton bieten ein einladendes Substrat, auf dem sich Korallen ansiedeln und wachsen können. Das liegt an der porösen Textur und der Alkalinität des Materials. Da ich die Vorteile dieser Eigenschaften kannte, begann ich, Unterwasserkunstwerke für Korallen aus Ton zu entwickeln. Meine ersten Skulpturen fertigte ich in Handarbeit an. Ich war mir aber auch der Tatsache bewusst, dass der Verlust der dreidimensionalen Struktur unter den Korallenriffen ein weltweites Problem ist. Auch mit ganzem Willen und all meiner Energie wäre meine Handarbeit niemals produktiv genug, um einen signifikanten Einfluss zu erzielen. An diesem Punkt habe ich angefangen, die Skalierung durch einen technischeren Herstellungsansatz in Betracht zu ziehen, nämlich durch den 3-D-Druck.

Aber wo sollte ich anfangen ohne Vorkenntnisse in diesem Bereich? Durch Zufall bin ich auf das ETH Library Lab gestossen. Es ist eine Innovationsinitiative der ETH-Bibliothek mit dem Ziel, wissenschaftliche Informationsinfrastrukturen und -services zukunftsorientiert weiterzuentwickeln. Mit der Aufnahme in ihr «Innovator Fellowship Program» begann im April 2019 eine ganz neue «Lernreise» für mich. Durch die Unterstützung des Labs erhielt ich innerhalb meines Projekts wissenschaftliche Betreuung der Forschungsgruppe Gramazio Kohler Research, die sich auf die Forschung zur digitalen Herstellung spezialisiert hat und bei der Weiterentwicklung neuer Herstellungsmethoden, die auch die Nachhaltigkeit erhöhen könnten, an vorderster Front steht.

Die Mission, zur Wiederherstellung von Korallenriffen beizutragen und dafür einen skalierbaren, digitalen Fertigungsprozess unter Verwendung von Naturmaterialien zu verwenden, überzeugte zudem die Schweizer Firma Bodmer Ton, uns zu unterstützen. Das Unternehmen ist auf die Gewinnung und Herstellung von lokalem Ton spezialisiert und kann als einer der vielen kleineren und besonders wertvollen Spezialisten hier in der Schweiz angesehen werden. Bodmer Ton spendete grosszügig eine Tonne Ton aus der Region Einsiedeln, was es uns ermöglichte, am Grundsatz festzuhalten, ausschliesslich mit lokalem und nachhaltigem Material zu arbeiten.

Die Künstlerin beschäftigt sich für ihr Projekt mit Materialien und deren Eigenschaften. Im Jahr 2019 besuchte sie ihren Sponsor Bodmer Ton in Einsiedeln, um zu sehen, wie der lokale Ton verarbeitet wird, © Roland Lanz für ETH Library Lab.
Für ihren Entwurf arbeitet Marie mit parametrischem Design und 3-D-Modellierung, © Roland Lanz für ETH Library Lab.

Parallel dazu hatte ich die Gelegenheit, mehr über wissenschaftliche Arbeitsabläufe in der digitalen Fabrikation zu erfahren, und zwar durch die Supervision von Forschenden von Gramazio Kohler Research. Aber es war auch eine schwierige Zeit, denn ich musste an allen Fronten Neues lernen: neues Vokabular, neue Hardware, neue Software, neue Designprinzipien. Mein grosses Interesse an der Kombination digitaler Herstellungsprozesse mit der Verwendung ökologisch nachhaltiger Materialien trieb mich jedoch immer wieder an. Und so machte ich schliesslich stets wieder einen nächsten Schritt und konnte geeignete Strukturen für die Wiederherstellung von Korallenriffen als Prototypen anfertigen.

Episode 3

Herausforderungen und interdisziplinäre Zusammenarbeit

In der dritten Episode berichtet Marie über die technischen Möglichkeiten, die Umsetzungsansätze und die interdisziplinäre Zusammenarbeit während der Realisierung eines so komplexen Projekts.

Der Sprung ins Ungewisse war eine grosse Herausforderung für mich. Einerseits, weil ich mir der verschiedenen Sichtweisen auf die Welt bewusster wurde. Jede wissenschaftliche Disziplin hat ihre eigene Perspektive, aus der sie auf bestimmte Herausforderungen schaut. Das war manchmal einschüchternd, weil mir dabei auch bewusst wurde, wie wenig ich eigentlich weiss. Auf der anderen Seite folgen digitale Fabrikationsprozesse einer für mich neuen Logik. Sowohl Herangehensweise als auch Ablauf werden stark von der verwendeten Hard- und Software bestimmt. Es entsteht eine weitere Ebene der Komplexität.

Um nicht die Orientierung zu verlieren, fokussierte ich auf drei Ziele, die ich für mein Projekt am ETH Library Lab gesteckt hatte:

  1. Das erste Ziel war die Beherrschung eines 3-D-Druck-Verfahrens unter Verwendung von Ton.
  2. Das zweite Ziel war das Anwenden und somit Verstehen von Prinzipien der digitalen Fabrikation, um mein Konzept der künstlichen Korallenriffe zu schärfen.
  3. Und das dritte Ziel bestand darin, einen Prototyp herzustellen, der unter Wasser getestet werden konnte.

Diskussion im Team des CCCC (Computational Clay Coral City), nach dem Bau eines mittelgrossen Riff-Prototypen am ITA, auf dem Campus ETH Zürich, Hönggerberg. Von links nach rechts: Mathias Bernhard, David Jenny, Eleni Skevaki, Nicolas Feihl, Jesús Medina.

Um das erste Ziel zu erreichen, musste ich eine Umgebung finden, in der ich üben und erste praktische Erfahrungen sammeln konnte. Da das ETH Library Lab nicht nur seine Projekte methodisch unterstützt, sondern auch die Prinzipien des Open Access verfolgt, stand für mich von vornherein fest, dass ich die aus diesem Lernprozess resultierenden Daten und Informationen teilen würde. Während des Projekts hatte ich die Möglichkeit, mit dem Material-Archiv, genauer gesagt mit der Zürcher Hochschule der Künste (ZHdK) als einem seiner Mitglieder, zusammenzuarbeiten. Wie andere Organisationen im Netzwerk verfügt das Material-Archiv ebenfalls über eine Materialsammlung, für die ich Studien zum Druck auf Grundlage der Tonextrusion erstellt habe.

Prototypen aus Ton, die im Labors des IFU an der ETHZ getestet werden. Ein entscheidender Schritt vor dem Druck des endgültigen Demonstrators. Hier justieren Nicolas Feihl und Niccoló Moro die Tests.

Durch diese Studien war ich in der Lage, den Einfluss verschiedener Parameter und Einstellungen auf das Ergebnis des Druckprozesses aufzuzeigen. Während ich die Kapazitäten und Grenzen dieses Herstellungsansatzes testete, dokumentierte ich diesen Prozess auch für zukünftige Anwender des 3-D-Drucks mit Ton.

In der zweiten Phase bekam ich die Chance, von Forschern aus verschiedenen Disziplinen beraten zu werden und mit ihnen zusammenzuarbeiten. Im April 2019 unterstützte mich die Gramazio & Kohler-Forschungsgruppe der ETH Zürich auf meinem Lernweg, indem sie mir Softwareanwendungen näher brachte und mir einen Arbeitsraum in ihrer Abteilung zur Verfügung stellte. Im Juli 2019 hatte ich die Gelegenheit, im Rahmen des MAS für Digitale Fabrikation an der ETH Zürich als Tutor für ein Masterprojekt mitzuarbeiten. Zusammen mit einem Meeresbiologen, Ingenieuren der Umweltströmungsmechanik und Architekten, die sich auf Roboter- und Computerentwurf spezialisiert haben, begleiteten wir zwei Studenten bei der Entwicklung einer nachhaltigen Methode für die Konstruktion künstlicher Riffe.

Das Projekt hiess «Computational Clay Coral City» (siehe auch Artikel «Beneath the Sea – a Multidisciplinary Journey. Part 3: Collaboration»). Die dort verwendete digitale Herstellungsmethode war die «Rapid Clay Formation». Meine Beteiligung war eine intensive und aufschlussreiche Lernerfahrung. Zwei Aspekte wurden mir hier bewusster, die für den zukünftigen Erfolg meines eigenen Projekts entscheidend sein würden: die Bedeutung der Oberflächenstruktur für die Ansiedlung von Korallenlarven und die Durchführbarkeit des gesamten Herstellungsprozesses.

Nach intensiven fünf Monaten war ich endlich so weit, meine eigene Fabrikationslogik zu definieren. Ich entschied mich für einen auf Extrusion 2 basierenden Ansatz der additiven Fertigung, Dieser ist hinsichtlich seiner technischen Umsetzung weniger komplex, als das Verfahren der schnellen Tonformung («Rapid Clay Formation»). Es dauerte jedoch weitere drei Monate, bis ich einen funktionsfähigen Prototyp hergestellt hatte. Für die Aspekte, bei denen ich auf fortgeschrittene Softwareprogrammierkenntnisse angewiesen war, arbeitete ich mit Jonas Ward Van den Bulcke zusammen, einem Absolventen des MAS-Programms der ETH Zürich in Digitaler Fertigung. Aus unserem Austausch und unseren Experimenten ging schliesslich eine robuste und modulare Lehmziegelstruktur hervor. Die Prototypziegel wurden mit unterschiedlichen Oberflächentexturen hergestellt. Bei späteren Unterwassertests konnten wir so eine entscheidende Frage beantworten: Welches Gesamtdesign stellt die beste Grundstruktur für künstliche Riffe dar.

Marie Griesmar zeigt die Sammlung von 3D-gedruckten Tonmodellen, die sie für das Materialarchiv entwickelt hat.
Mit verschiedenen Einstellungen lotete sie die Grenzen des Herstellungsprozesses aus.
Mit zwei Tonarten und drei Glasurarten schuf sie visuelle Hinweise für die Benutzer.
Winter 2020 / 2021

Entwerfen, Testen, Anpassen

In der vierten Folge werde ich über das Testen der Prototypen, meine Erfahrungen unter Wasser und die Lehren aus dem Projekt berichten.

Fussnoten

  1. Ein Tauchzertifikat als Verantwortlicher für Unterwasser-Tauchexpeditionen ↩︎
  2. Der Ton wird über eine Düse in Form gebracht. ↩︎

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