วัสดุที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ

แม้ว่าวัสดุที่ใช้แล้วจะเป็นวัสดุอันดับต้นๆ ที่มีการนำมาสร้างเป็นปะการังเทียม แต่การใช้วัสดุที่มีการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อใช้สร้างเป็นของปะการังเทียมที่มีอัตราเพิ่มสูงขึ้นทั่วทั้งอเมริกาและทั่วโลก ซึ่ง Grove และคณะ (1991) ได้กล่าวไว้ว่าแนวโน้มของการออกแบบวัสดุ และการนำวัสดุดังกล่าวมาใช้จะเริ่มมีมากขึ้น เมื่อการจัดสร้างปะการังเทียมเริ่มมีผลโดยตรงต่อการศึกษาองค์ความรู้ใหม่ๆ เกี่ยวกับพฤติกรรมของปลา และการจัดการทางทะเล

เริ่มจากรูปแบบของโครงสร้างที่ออกแบบส่วนใหญ่เป็นการใช้วัสดุที่ใช้แล้ว เช่น ยางรถยนต์หรือวัสดุอื่นๆ มาผูกมัดเรือออกแบบโดยรวมวัสดุไว้ด้วยกัน ตัวอย่าง รูปแบบบางรูปแบบของวัสดุที่มีใช้กันในช่วงแรกเพื่อเพิ่มผลผลิตทางการประมง เช่น รูปแบบ 4’x4’ log hut ซึ่งมีการสร้างและนำไปใช้โดย South Carolina ในช่วงปลายยุค 30 เพื่อการประมง และการสร้างปะการังเทียมบริเวณนอกชายฝั่งของญี่ปุ่น เพื่อใช้เป็นแหล่งการประมง โดยใช้ไม้ไผ่ทำเป็นโครงสร้างซึ่งมีถุงทรายและวัตถุอื่ ๆ ผูกมัดติดอยู่ด้วย

การศึกษาเกี่ยวกับการนำวัสดุที่ได้ออกแบบมาโดยเฉพาะ มาสร้างเป็นปะการังเทียมมีขึ้นอย่างเป็นทางการในช่วงปลายยุค 80 ในอ่าวและมหาสมุทรนอกชายฝั่งรัฐ Florida และในช่วงต้นยุค 1990 รัฐ Florida เริ่มมีการออกแบบรูปทรงของวัสดุที่จะใช้สร้างปะการังเทียมเพื่อเสนอเป็นทางเลือกใหม่ โดยส่วนใหญ่เป็นวัสดุเหลือใช้ที่สามารถนำมาใช้สร้างเป็นปะการังเทียมได้ เช่น เครื่องซักผ้า ท้องเรือไฟเบอร์กลาส และตัวถังรถยนต์เก่า เป็นต้น ซึ่งพบว่าวัสดุบางอย่างที่เป็นพลาสติกหรือ PVC จะไม่สามารถทนอยู่ในมหาสมุทรได้นาน เนื่องจากวัสดุดังกล่าวมีน้ำหนักเบา นอกจากนี้ยังพบว่าความเสียหายยังอาจเกิดจากการหลุดออก การแตกหัก และการแยกกันของกรอบพลาสติก และการหลุดหายไปของท่อ PVC ซึ่งบางทีอาจเกิดจากการลักขโมยวัสดุในส่วนที่เป็นสแตนเลสก็เป็นได้ ทำให้พลาสติกหรือท่อ PVC เกิดการแยกจากกันและสูญหายไปในที่สุด แต่ก็ยังคงมีการทดลองนำสิ่งของเหลือใช้ต่าง ๆ มาประกอบรวมกันเข้าเป็นรูปทรงที่ต้องการเพื่อสร้างเป็นปะการังเทียม ในพื้นที่เมือง Lee และ Citrus รัฐ Florida เช่น การนำเสาโทรศัพท์มาวางทับกันไปมาเป็นพื้นที่ทรงลูกบาศก์ แล้วมัดเข้าด้วยกันโดยใช้สายเหล็ก ก่อนการจัดวางเป็นปะการังเทียมที่มีชื่อเรียกว่า “Lincoln Log Reef” แต่หลังจากการจัดวางไม่กี่ปี สายเหล็กที่รัดไว้ได้ขาดและทำให้โครงสร้างดังกล่าวพังทลายลงกลายเป็นกองแท่งคอนกรีตธรรมดา

รูปแบบสมัยใหม่ของวัสดุ เริ่มมีขึ้นที่ประเทศญี่ปุ่นเมื่อปี 1952 โดยการสนับสนุนของรัฐบาล โดยรูปแบบสมัยใหม่นี้ไม่ได้นำวัสดุเหลือใช้มาประกอบเป็นโครงสร้าง แต่จะใช้พวกคอนกรีตเสริมแรง เหล็กพลาสติกเสริมไฟเบอร์ (Fiber-reinforced plastic; ERP) พลาสติก เซรามิก และวัสดุอื่นๆ ที่สามารถนำมาประกอบกันได้ และทำการผลิตตามที่ได้ออกแบบไว้อย่างถูกต้อง ซึ่งต่างจากโครงสร้างวัสดุที่ออกแบบในระยะแรกๆ โดยวัสดุที่นำมาใช้เป็นโครงสร้างนั้นต้องสามารถทนทานอยู่ในทะเลได้ ซึ่งพิจารณาจากการกัดกร่อน ความทนทาน ความแข็งแรง รูปแบบ และความสามารถในการเข้ากันได้กับสิ่งแวดล้อม (เช่น ความเป็นกรด-ด่าง และลักษณะของพื้นผิว) อีกทั้งต้องสามารถดัดแปลงและมีความยืดหยุ่น เพื่อให้สามารถสร้างรูปแบบวัสดุได้หลายรูปทรง

ในยุค 1960 นักชีววิทยาการประมง นักนิเวศกรในประเทศญี่ปุ่นและประเทศอื่นๆ ในอาเซียน ได้มีการทำงานร่วมกันและพัฒนารูปแบบของปะการังเทียมเพื่อเพิ่มผลผลิตทางการประมงได้มากกว่าร้อยรูปแบบ ซึ่งโครงสร้างที่ได้ออกแบบในญี่ปุ่น พื้นฐานแล้วจะต้องมีความทนทาน มีความมั่นคง (อายุการใช้งานอย่างน้อยสุด 30 ปี ง่ายต่อการเคลื่อนย้ายและการจัดวาง มีความทนทานต่อการจมตัวและการเคลื่อนที่) มีความปลอดภัย (ไม่มีความเป็นพิษ และปลอดภัยในด้านการเคลื่อนย้าย) มีหน้าที่และประสิทธิภาพทางด้านชีววิทยา (มีการทดสอบทั้งก่อนและหลังการวางเกี่ยวกับปริมาณการรวมกลุ่มของปลา การดึงดูดและผลผลิตของชนิดปลาที่ต้องการ การสร้างแหล่งที่อยู่อาศัย และความหลากหลายทางชีวภาพ) และผลทางด้านเศรษฐกิจ (ไม่แพง และสามารถหาได้ง่าย) และข้อพิจารณาอื่นๆ เกี่ยวกับทางวิศวกรรม เช่น ขนาดของพื้นผิว ความซับซ้อนของโครงสร้าง พื้นที่ว่าง ลักษณะของพื้นผิว น้ำหนักเบา ความสามารถในการให้กระแสน้ำไหลผ่าน ลักษณะรูปทรงของโครงสร้าง การไหลเวียนของน้ำ และอื่น ๆ อีกมากมาย ซึ่งขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการสร้างปะการังเทียมและลักษณะการทำประมง

รูปแบบแท่งปะการังเทียมรูปแบบแรกที่ได้มีการออกแบบขึ้นในประเทศญี่ปุ่น มีลักษณะเป็นทรงลูกบาศก์หรือรูปทรงกระบอก ที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก โดยมีช่องอยู่รอบด้าน นอกจากนี้ยังมีรูปแบบโดม (turtle blocks) ซึ่งรูปแบบดังกล่าวได้เป็นตัวอย่างของการจัดสร้างรูปแบบที่มีขนาดใหญ่กว่าในภายหลัง ซึ่งเป็นรูปแบบที่มีช่องว่างจำนวนมาก มีความสูงประมาณ 10 เมตร และน้ำหนักมากกว่า 34 ตัน โดยการสำรวจในปี 1985 พบว่ามีวัสดุมากกว่า 100 รูปแบบ ที่ผ่านการรับรองจากรัฐบาลญี่ปุ่น

สำหรับในอเมริกามีการทดลองใช้วัสดุที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเป็นครั้งแรกในช่วงปลายยุค 1970 และมีการทดลองเรื่อยมา ไปจนถึงยุค 1980 ส่วนการนำวัสดุที่ออกแบบโดยญี่ปุ่นมาใช้ในอเมริกานั้นยังคงมีอยู่อย่างจำกัด เนื่องจากวัตถุดิบในการจัดสรรค่อนข้างหายาก อีกทั้งค่าใช้จ่ายที่สูงและการใช้สิ่งของเหลือใช้ยังคงเป็นที่นิยมมากกว่า แต่อย่างไรก็ตามความสนใจต่อวัสดุแบบของญี่ปุ่นและแบบของอาเซียนก็ยังคงมีอยู่และค่อย ๆ เพิ่มมากขึ้นในอเมริกา ซึ่งทำให้กลุ่มที่เกี่ยวข้องกับการจัดสร้างปะการังเทียมของญี่ปุ่นและอาเซียน ทั้งสองส่วนจึงได้เริ่มมีการทดลองสร้าง ประเมินผลและออกแบบวัสดุสำหรับสร้างเป็นปะการังเทียมโดยเฉพาะขึ้นมาเอง

ต้นยุค 1980 รัฐต่างๆ ตลอดแนวชายฝั่งแอตแลนติก เริ่มมีการทดลองใช้วัสดุรูปแบบต่าง ๆ เพื่อพัฒนาเป็นปะการังเทียม ซึ่งขนาดของการทดลองในแต่ละรัฐก็จะมีขนาดที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ความต้องการของโครงการ สิ่งที่มีอยู่ภายในรัฐ เป็นต้น และเมื่อมีการนำวัสดุที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ มาใช้สร้างปะการังเทียมมากขึ้น สิ่งที่ต้องพิจารณาก็กลายเป็นรูปทรงของวัสดุ ซึ่งในปี 2001 Maher ได้ทำการสำรวจโครงการจัดสร้างปะการังเทียมในหลายพื้นที่ตามแนวชายฝั่งแอตแลนติก อ่าวเม็กซิโก และแคริบเบียน เกี่ยวกับการใช้วัสดุรูปทรงแบบใหม่ ซึ่งมีรูปร่างเหมือนกับวัสดุแบบเดิม แต่ไม่มีการนำวัสดุเหลือใช้มาเป็นส่วนประกอบ พบว่าจากการสำรวจทั้ง 11 รัฐ มีเพียง 2 รัฐ เท่านั้นที่ไม่มีการนำวัสดุรูปแบบใหม่มาใช้ คือรัฐ Alabama และ Louisiana

Maher ได้ระบุว่ามีรูปทรงของปะการังเทียมแบบต่างๆ มากกว่า 44 แบบ ที่มีการออกแบบและได้รับการจดสิทธิบัตรในอเมริกา โดยส่วนใหญ่ออกแบบมาเพื่อใช้ในการศึกษาทดลองเท่านั้น และมีเพียงแค่ 33 แบบเท่านั้นที่มีการนำไปใช้จริง ในขณะที่หลายแบบก็ไม่ได้มีการผลิตต่อ ส่วนรูปแบบที่มีการนำไปใช้ได้จริงและมีคุณค่าทางเศรษฐกิจ ก็มีการผลิตและใช้ต่อไป ซึ่งจากการสำรวจในเดือนมิถุนายน ปี 2001 แสดงให้เห็นว่ามีวัสดุที่ออกแบบมาโดยเฉพาะมากกว่า 31,000 ชิ้น ที่ถูกนำไปวางตลอดแนวชายฝั่ง eastern seaboard ในอ่าวเม็กซิโก และอ่าว Puerto Rico หลังจากนั้นรูปแบบของวัสดุที่จัดสร้างและนำไปวางในอเมริกาจะมีขนาดค่อนข้างเล็ก (มีปริมาตร 19-70 ลูกบาศก์ฟุต) ทั้งที่เป็นรูปโดม ปิระมิด ทรงกระบอก สี่เหลี่ยม และอื่นๆ โดยผลิตจากวัสดุที่มีความหลากหลายและมีอยู่ในขณะนั้น เช่น คอนกรีต หรือเหล็ก

ในปี 1995 มีการนำวัสดุที่ออกแบบขึ้นมาโดยเฉพาะ มาใช้ในการฟื้นฟูแนวปะการังที่ถูกทำลายจากเรือชนเมื่อปี 1989 ในบริเวณพื้นที่เขตรักษาพันธุ์สัตว์ทะเลแห่งชาติ Key Largo (Key large National Marine Sanctuary) โดยใช้ปะการังเทียมที่ออกแบบเป็นรูปสี่เหลี่ยม โดยนำซากปะการัง ทราย เศษหินปูนเคลือบทับผิวปะการังเทียม และรูปแบบ Reef hall ซึ่งนำกิ่งปะการังมาแปะติดไว้ จัดวางไว้บริเวณที่ถูกเรือชน 2 บริเวณ ซึ่งมีค่าใช้จ่ายรวมมากกว่า 1,047,000 ดอลลาร์ ซึ่งจากการติดตามผลพบว่าปะการังเทียมที่จัดวางทั้ง 2 บริเวณช่วยฟื้นฟู และลดความเสียหายต่อปะการัง Ivory bush coral (Oculina varicose) จากการทิ้งสมอเรือและการทำประมงได้ถึง 90% และจากการศึกษาในปี 2001 พบว่าความหลากหลายของปลาบริเวณปะการังเทียม มีสูงกว่าบริเวณอื่นที่ไม่มีการจัดวางปะการังเทียม และยังเป็นแหล่งวางไข่ของปลากะรังขนาดใหญ่อีกด้วย

ความสำเร็จและความล้มเหลวของการนำวัสดุที่ออกแบบขึ้นโดยเฉพาะมาจัดสร้างเป็นปะการังเทียมในหลายพื้นที่ทั้งในอดีตและปัจจุบัน ได้มีประโยชน์ต่อการออกแบบวัสดุในภายหลังได้เป็นอย่างดี เพราะว่าไม่มีวัสดุรูปแบบใดที่สามารถใช้เป็นปะการังเทียมได้ในหลายพื้นที่ โดยการจัดสร้างปะการังเทียมด้วยวัสดุที่ออกแบบขึ้นมาโดยเฉพาะมีสิ่งที่ต้องนำมาพิจารณาหลายอย่าง เช่น ลักษณะเฉพาะของพื้นที่ที่จะจัดวาง ผลที่คาดว่าจะได้รับ ราคาต้นทุนในการสร้างวัสดุในแต่ละพื้นที่แต่ละโครงการ ชนิดของสัตว์น้ำที่ต้องการทางเศรษฐกิจ ทรัพยากรที่มีในท้องถิ่น ขนาดของวัสดุ การแตกหัก การเคลื่อนย้าย การจัดวางวัสดุ การจมตัวของวัสดุ และวัตถุประสงค์ในการสร้างปะการังเทียมของแต่ละโครงการ

ข้อดี – ข้อเสียของการสร้างปะการังเทียมด้วยวัสดุที่ออกแบบโดยเฉพาะ มีดังนี้

ข้อดี
- สามารถเลือกหรือสร้างวัสดุให้ตรงตามวัตถุประสงค์ สภาพแวดล้อม ลักษณะพื้นที่ที่จะจัดวาง และสิ่งมีชีวิตบริเวณพื้นที่จัดสร้างได้
- มีอายุการใช้งานนานกว่าปะการังเทียมที่สร้างด้วยวัสดุเหลือใช้ต่างๆ ถึงแม้การลงทุนในช่วงแรกจะสูงก็ตาม
- สามารถออกแบบและสร้างวัสดุได้ตรงตามความต้องการ ทั้งด้านขนาด และสภาพพื้นที่ที่จะนำไปวาง
- มีความคงทนอยู่ในทะเลได้เป็นระยะเวลายาวนาน เนื่องจากโครงสร้างของวัสดุส่วนใหญ่ประกอบขึ้นจากคอนกรีต เหล็กกล้า หรือพลาสติกที่มีความทนทานสูง
- สามารถเลือกหรือสร้างกองปะการังเทียมให้มีลักษณะเฉพาะได้มาก เช่น ความซับซ้อนของโครงสร้าง จำนวนและขนาดของช่องว่าง เป็นต้น
- เป็นการหลีกเลี่ยงปัญหาสารปนเปื้อนที่จะมีต่อสิ่งแวดล้อมทางทะเล จากการนำวัสดุเหลือใช้มาสร้างปะการังเทียม
- วัสดุที่ออกแบบมาซึ่งมีน้ำหนักและขนาดไม่ใหญ่มาก ช่วยให้การขนส่งและการจัดวางทำได้สะดวกขึ้น
- ช่วยอำนวยความสะดวกให้แก่งานวิจัยและงานด้านวิศวกรรมในประเทศต่างๆ

ข้อเสีย
- ค่าใช้จ่ายสำหรับการผลิตวัสดุมีราคาต่อหน่วยค่อนข้างสูง หากงบประมาณมีจำกัดและไม่ได้รับการสนับสนุนทางด้านการเงิน การจัดสร้างปะการังเทียมด้วยวัสดุดังกล่าวอาจจะเกิดขึ้นได้ยาก
- ในบางพื้นที่การสร้างปะการังเทียมด้วยวัสดุเหลือใช้ยังคงเป็นที่นิยมมากวัสดุที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ
- อาจสร้างความดึงดูดใจและความสนใจแก่ประชาชน นักดำน้ำน้อยกว่าปะการังเทียมที่สร้างจากวัสดุเหลือใช้ เช่น เรือขนาดใหญ่ หรือเครื่องบิน เป็นต้น
- ในปัจจุบันยังขาดองค์ความรู้ด้านวิศวกรรม การออกแบบบนโครงสร้าง การผลิต และการทดสอบที่ดีและมีประสิทธิภาพ
- การเคลื่อนย้ายและการจัดวางในทะเล จำเป็นต้องใช้เครนและเรือขนส่งที่มีความเหมาะสม เพื่อลดการแตกหักของวัสดุระหว่างการจัดวาง ซึ่งต่างจากการจัดวางวัสดุเหลือใช้อื่นๆ เช่น ท่อ คอนกรีต ซากคอนกรีตจากการรื้ออาคาร ถนน สะพานหรือก้อนหิน ที่สามารถจัดวางไว้ได้โดยไม่จำเป็นต้องคำนึงว่าวัสดุจะมีการแตกหักหรือเปล่า

ข้อเสนอแนะ
- วัตถุดิบที่จะนำมาสร้างเป็นวัสดุต้องหาได้ง่าย และต้องมีความเข้าใจว่าจะสามารถนำวัตถุดิบเหล่านั้นไปใช้ได้อย่างไร
- วัสดุที่จัดวางในบริเวณที่พื้นทะเลเป็นตะกอนละเอียดและนุ่ม เช่น บริเวณปากแม่น้ำ จำเป็นต้องมีการศึกษา ติดตามผลและบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับความคงทน การจมตัว และการถูกกัดเซาะของวัสดุอยู่เป็นระยะๆ เพื่อให้มั่นใจว่าปะการังเทียมที่จัดสร้างยังคงอยู่และใช้งานได้นาน
- ความร่วมมือกันระหว่างหัวหน้าโครงการจัดสร้างปะการังเทียมและผู้ผลิตของเอกชน เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดรูปแบบของวัสดุ ความต้องการ และการประเมินศักยภาพที่เกิดขึ้น  -วัสดุที่ออกแบบขึ้นต้องสามารถปรับใช้ได้หลากหลายสถานการณ์ ทั้งการจัดสร้างระดับโครงการขนาดเล็กๆ ไปจนถึงโครงการขนาดใหญ่ๆ