[ad_1]
Лаборатория водных и пищевых систем Абдула Латифа Джамиля (J-WAFS) Массачусетского технологического института наградила восемь главных исследователей Массачусетского технологического института стартовыми грантами J-WAFS 2022 года. Гранты поддерживают инновационные исследования Массачусетского технологического института, которые могут оказать значительное влияние на проблемы, связанные с водой и едой.
Единственная программа в Массачусетском технологическом институте, посвященная исследованиям, связанным с водой и пищевыми продуктами, J-WAFS в течение последних восьми лет предлагала финансирование начальных грантов главным исследователям Массачусетского технологического института и их командам. Гранты предоставляют до 75 000 долларов в год без накладных расходов в течение двух лет для поддержки новых исследований на ранней стадии в таких областях, как водная и продовольственная безопасность, безопасность, снабжение и устойчивость. Прошлые проекты охватывали множество различных дисциплин, включая инженерию, науку, технологии и бизнес-инновации, а также социальные науки и экономику, архитектуру и городское планирование.
В этом году будет поддержано семь новых проектов под руководством восьми исследователей. Благодаря финансированию четырех разных отделов Массачусетского технологического института проекты решают ряд задач, используя передовые материалы, технологические инновации и новые подходы к управлению ресурсами. Новые проекты направлены на удаление вредных химических веществ из источников воды, разработку систем мониторинга засухи для фермеров, улучшение управления производством моллюсков, оптимизацию материалов для очистки воды и многое другое.
«Изменение климата, пандемия и недавняя война в Украине обострили и высветили серьезные проблемы, стоящие перед глобальными водными и продовольственными системами», — говорит директор J-WAFS Джон Х. Линхард. Он добавляет: «Предложения, выбранные в этом году, могут оказать измеримое реальное воздействие как в водном, так и в пищевом секторах».
Исследователи начальных грантов J-WAFS 2022 года и их проекты:
Ганг Чен, профессор энергетики имени Карла Ричарда Содерберга на факультете машиностроения Массачусетского технологического института, использует солнечный свет для опреснения воды. Использование солнечной энергии для опреснения не является новой идеей, особенно методы солнечного теплового испарения. Однако процесс солнечного теплового испарения имеет в целом низкую эффективность, поскольку он основан на разрыве водородных связей между отдельными молекулами воды, что очень энергоемко. Чен и его лаборатория недавно обнаружили фотомолекулярный эффект, который резко снижает энергию, необходимую для опреснения.
Связи между молекулами воды внутри водного кластера в жидкой воде в основном представляют собой водородные связи. Чен обнаружил, что фотон с энергией, превышающей энергию связи между кластером воды и оставшимися водными жидкостями, может отколоться от кластера воды на границе раздела вода-воздух, сталкиваясь с молекулами воздуха и распадаясь на 60 или даже более отдельных молекул воды. Этот эффект может значительно увеличить производство чистой воды с помощью новой технологии опреснения, которая обеспечивает скорость фотомолекулярного испарения, которая как минимум в десять раз превышает чистое солнечное тепловое испарение.
Джон Э. Фернандес является директором Инициативы экологических решений Массачусетского технологического института (ESI) и профессором кафедры архитектуры, а также сотрудником кафедры городских исследований и планирования. Фернандес работает со Скоттом Д. Оделлом, постдоком в ESI, чтобы лучше понять последствия добычи полезных ископаемых и изменения климата в регионах Чили, испытывающих нехватку воды.
Страна Чили является одним из крупнейших в мире экспортеров как сельскохозяйственной, так и минеральной продукции; однако было проведено мало исследований о влиянии изменения климата на пересечение этих двух секторов. Фернандес и Оделл изучат, как горнодобывающая промышленность использует опреснение для снижения нагрузки на континентальные запасы воды в Чили и с каким эффектом. Они также будут исследовать, как изменение климата и добыча полезных ископаемых пересекаются, чтобы повлиять на ледники Анд и зависящие от них сельскохозяйственные сообщества. Исследователи намерены использовать эту работу для информирования политики по снижению социального и экологического вреда от добычи полезных ископаемых, опреснения и изменения климата.
Ариэль Л. Ферст — профессор химического машиностроения в Массачусетском технологическом институте Раймонда (1921 г.) и Хелен Сен-Лоран. Ее проект гранта семян J-WAFS 2022 года направлен на эффективное удаление опасных и долговременных химических веществ из источников воды и других зон окружающей среды.
Перфтороктановая кислота (ПФОК), компонент тефлона, входит в группу химических веществ, известных как пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС). Эти искусственные химические вещества широко используются в потребительских товарах, таких как сковороды с антипригарным покрытием. Исключительно высокие уровни ПФОК были измерены в источниках воды вблизи производственных площадок, что является проблемой, поскольку эти химические вещества не разлагаются в нашем организме или в окружающей среде. У большинства людей обнаруживаются уровни PFAS в крови, что может привести к серьезным проблемам со здоровьем, включая рак, повреждение печени и щитовидной железы, а также к последствиям для развития у младенцев. Существующие методы восстановления ограничиваются неэффективным улавливанием и по-прежнему ограничены в основном лабораторными условиями. В предложенном Ферстом методе используются низкоэнергетические ферментные материалы в виде лесов, чтобы выйти за рамки простого улавливания и разложения этих опасных загрязнителей.
Хизер Дж. Кулик — адъюнкт-профессор кафедры химического машиностроения Массачусетского технологического института, занимающаяся разработкой новых вычислительных стратегий для определения оптимальных материалов для очистки воды. Обработка воды требует очистки путем селективного отделения малых ионов от воды. Тем не менее, искусственные масштабируемые материалы для очистки и опреснения воды часто нестабильны в типичных условиях эксплуатации и не имеют прецизионных пор для хорошего разделения.
Металлоорганические каркасы (MOF) являются многообещающими материалами для очистки воды, поскольку их поры могут иметь точную форму и химический состав для селективного сродства к ионам. Тем не менее, несколько MOF были оценены на предмет их свойств, имеющих отношение к очистке воды. Кулик планирует использовать виртуальный высокопроизводительный скрининг, ускоренный моделями машинного обучения и молекулярного моделирования, чтобы ускорить обнаружение MOF. В частности, Кулик будет искать MOF со сверхстабильной структурой в воде, которая не разрушается при определенных температурах.
Грегори К. Ратледж — профессор химического машиностроения Массачусетского технологического института Ламмот дю Пон. Он возглавляет проект, в рамках которого будет изучено, как лучше отделять масла от воды. Это важная проблема, которую необходимо решить, учитывая, что промышленные нефтезагрязненные воды являются основным источником загрязнения окружающей среды.
Эмульгированные масла особенно трудно удалить из воды из-за их небольшого размера капель и длительного времени осаждения. Микрофильтрация является привлекательной технологией удаления эмульгированных масел, но ее основным недостатком является загрязнение или накопление нежелательных материалов на твердых поверхностях. Ратледж исследует механизм разделения за мембранами, наполненными жидкостью (LIM), в которых введенная жидкость покрывает поверхность и поры мембраны, предотвращая загрязнение. Будет оценена надежность технологии LIM для удаления различных типов эмульгированных масел и смесей масел.
Сезар Террер — доцент кафедры гражданской и экологической инженерии, чей проект J-WAFS направлен на то, чтобы ответить на вопрос: как можно использовать спутниковые снимки для создания системы мониторинга засухи с высоким разрешением для фермеров?
Засуха признана одной из самых насущных проблем в мире, которая оказывает прямое воздействие на растительность, угрожая водным ресурсам и производству продуктов питания во всем мире. Однако оценка и мониторинг воздействия засухи на растительность чрезвычайно сложны, поскольку чувствительность растений к недостатку воды варьируется в зависимости от вида и экосистемы. Terrer будет использовать новое поколение спутников дистанционного зондирования для проведения оценок водного стресса растений с высоким разрешением в региональном и глобальном масштабах. Цель состоит в том, чтобы предоставить продукт мониторинга засухи для растений с услугами, специфичными для сельскохозяйственных угодий, для управления водными ресурсами и социально-экономическим управлением.
Майкл Триантафиллоу — профессор Генри Л. и Грейс Доэрти в области наук об океане и инженерии на факультете машиностроения. Он разрабатывает веб-систему для управления природными ресурсами, которая будет использовать геопространственный анализ, визуализацию и отчетность для лучшего управления данными аквакультуры и облегчения их работы. Принося пользу держателям разрешений на коммерческое рыболовство, на которых работает значительное количество людей, а также владельцам разрешений на ловлю моллюсков в любительских целях, которые вносят вклад в местную экономику, проект получил поддержку со стороны Массачусетского отдела морского рыболовства, а также ряда местных отделов управления ресурсами. .
В 2020 году промысел ракушек в Массачусетсе принес примерно 339 миллионов долларов, что составляет 17 процентов производства на восточном побережье США. Управление такой крупной отраслью — трудоемкий процесс, учитывая, что тысячи акров прибрежных зон сгруппированы в более чем 800 классифицированных районах выращивания моллюсков. Экстремальные климатические явления создают дополнительные проблемы. Исследование Triantafyllou поможет в обеспечении соблюдения экологических норм, поддержит усилия по восстановлению среды обитания и предотвратит проблемы с безопасностью пищевых продуктов, связанные с моллюсками.
[ad_2]
Source