La sovvenzione $25M alimenta il lancio di un nuovo centro presso l'NCSU incentrato sui fosfati

di Rick Smith

La North Carolina State University guiderà uno sforzo di ricerca nazionale per ridurre sia la dipendenza dai fosfati estratti sia la quantità di fosforo che si disperde nel suolo e nell'acqua, ha annunciato oggi la National Science Foundation. La ricerca si concentrerà su questioni rilevanti sia per la sicurezza alimentare che per la qualità ambientale.

IL NSF Science and Technology Center – Scienza e tecnologie per la sostenibilità del fosforo (STEPS) - avrà sede nel Centennial Campus dello Stato NC. È uno sforzo congiunto tra lo Stato NC e otto istituzioni partner. Il centro è finanziato da una sovvenzione iniziale quinquennale di $25 milioni, rinnovabile per altri cinque anni.

La sostenibilità del fosforo è un problema sociale importante e urgente. Elemento chimico essenziale, il fosforo svolge un ruolo fondamentale nei fertilizzanti utilizzati nei sistemi alimentari. Ma ci sono problemi con l’approvvigionamento – l’industria fa affidamento su fosfati estratti e non rinnovabili che potrebbero presto esaurirsi – così come inefficienze del sistema ed effetti a valle sull’ambiente.

"Lo Stato di NC è ben posizionato per produrre soluzioni efficaci alle sfide sociali che richiedono un lavoro interdisciplinare e un'innovazione significativi, e siamo lieti di guidare questo sforzo cruciale", ha affermato il Cancelliere dello Stato di NC Randy Woodson. “STEPS ha obiettivi ambiziosi che hanno il potenziale per fare un’enorme differenza nella sostenibilità del fosforo”.

Questi obiettivi ambiziosi includono la facilitazione di una riduzione del 25% della dipendenza umana dai fosfati estratti e una riduzione del 25% delle perdite di fosforo nei suoli e nelle risorse idriche entro 25 anni, portando a una maggiore resilienza dei sistemi alimentari e a una riduzione dei danni ambientali.

Jacob Jones, direttore del centro e professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State. (foto dell'NCSU)

Gli attuali sistemi di produzione alimentare fanno molto affidamento sui fertilizzanti al fosforo, la maggior parte dei quali provengono da depositi di fosfato non rinnovabili estratti al di fuori degli Stati Uniti. Una volta nel sistema alimentare, solo la frazione 20% del fosforo immesso viene infine incorporata nella dieta umana a causa delle molteplici perdite e inefficienze del sistema. Il fosforo “perduto” si accumula nel suolo e nelle fonti di acqua dolce.

"Le fioriture algali provocate dal fosforo compromettono l'acqua potabile e la vita marina, e il crescente flusso di fosforo verso gli oceani porta anche a un'espansione delle zone morte costiere", ha affermato Ross Sozzani, professore di biologia vegetale e microbica presso la Carolina del Nord e un centro co. -vicedirettore. “Senza intervento, i problemi ambientali, economici e di sostenibilità che coinvolgono il fosforo aumenteranno man mano che la popolazione umana mondiale crescerà di altri 2 miliardi di persone entro il 2050”.

"STEPS sviluppa materiali, tecnologie e migliori pratiche di gestione per recuperare, riciclare e riutilizzare il fosforo", ha affermato Jacob Jones, direttore del centro e professore di scienza e ingegneria dei materiali presso NC State. “Riciclare e riutilizzare il fosforo significa sviluppare tecnologie e metodi per catturare il fosforo “perduto” nei suoli e nelle acque superficiali – così come nei rifiuti animali e umani – e quindi riutilizzare quel fosforo riciclato nei fertilizzanti”.

“La creazione di STEPS è davvero un evento spartiacque”, ha affermato Jim Elser, professore di ecologia Bierman presso l’Università del Montana e co-investigatore principale del progetto. “A livello globale, la perdita di fosforo derivante dall’agricoltura è oggi il principale fattore di deterioramento della qualità dell’acqua nei laghi e nei fiumi. Tuttavia, l’uso estensivo dei fertilizzanti al fosforo sarà ancora essenziale per raggiungere la sicurezza alimentare nei prossimi decenni. La quadratura del cerchio è il “problema malvagio” che STEPS lavorerà per risolvere. Si tratta di uno sviluppo davvero entusiasmante che sposterà il centro di gravità del movimento globale per la sostenibilità del fosforo negli Stati Uniti, con il team STEPS a guidare la carica”.

STEPS sarà un centro interdisciplinare, che integrerà contributi provenienti dalle scienze fisiche, della vita, sociali ed economiche.

La sede del centro sarà ospitata nella nuova Edificio per le scienze vegetali, sede dell'università Iniziativa sulle scienze vegetali, nel campus del Centenario della NC State. I ricercatori attingeranno da un’ampia varietà di discipline accademiche – che vanno dall’ingegneria agricola, all’ingegneria biomolecolare e chimica, dalla scienza dei materiali alla chimica, alle scienze agrarie, all’economia e alla sociologia – per sviluppare materiali e tecnologie che possano essere utilizzati su scala umana tenendo conto delle esigenze regionali. e questioni globali.

"Il Plant Sciences Building della NC State University, la futura sede della NC Plant Sciences Initiative, è diverso per progettazione", ha affermato Richard Linton, preside del College of Agriculture and Life Sciences della NC State. “È stato costruito appositamente per supportare team scientifici interdisciplinari provenienti da diversi college, lavorando su progetti per affrontare grandi sfide. Non potevo pensare a una sede migliore per STEPS. Non vediamo l’ora di portare avanti insieme soluzioni agricole”.

STEPS includerà anche un esperimento di prova sul campo del fosforo della durata di oltre 50 anni presso la Tidewater Research Station di Plymouth, Carolina del Nord. In questo esperimento, diverse quantità di fosforo sono state applicate alle colture per studiare fattori come la resilienza alla carenza di fosforo e come il fosforo già quello che rimane nel terreno – il cosiddetto fosforo ereditario – può ancora contribuire come nutriente per le piante.

STEPS sfrutterà anche contributi disciplinari come la scienza di gruppo e la scienza dei dati, attingendo al contempo alle competenze dei partner del settore per guidare il lavoro del centro. Questi partner includono stakeholder del settore agroalimentare, del trattamento delle acque municipali e delle acque reflue, dei servizi di divulgazione agricola e altri.

“Riunendo tutte le prospettive all’inizio e durante tutto il processo di ricerca, miglioriamo l’impatto dei materiali e delle tecnologie che sviluppiamo per l’adozione”, ha affermato Sozzani.

STEPS ha anche un forte obiettivo di inclusività. STEPS favorirà il progresso verso l’obiettivo di una partecipazione superiore a 50% da parte di membri di gruppi minoritari sottorappresentati, inclusa una partecipazione superiore a 50% pre-diploma di maturità per ampliare e sviluppare ulteriormente il percorso STEM. Per garantire che questo obiettivo venga raggiunto, STEPS utilizzerà approcci teorici comprovati per garantire che tutti i suoi partecipanti, in particolare quelli appartenenti a gruppi sottorappresentati nella scienza e nella tecnologia – comprese donne, minoranze e persone con disabilità – abbiano esperienze in STEPS che portino alla loro permanenza e carriera. progressione.

"Questo forte impegno per l'inclusività e la diversità è una testimonianza di partnership vantaggiose con organizzazioni e istituzioni che ci consentono di reclutare partecipanti di talento rafforzando al contempo nuove collaborazioni di ricerca", ha affermato Louis Martin-Vega, preside del College of Engineering presso NC State. “La diversità di pensiero, cultura, esperienza e approccio alla risoluzione dei problemi è veramente necessaria per affrontare un problema sociale che nessuna singola disciplina o gruppo può risolvere da solo”.

“Il team STEPS riconosce l’impatto che i diversi background portano verso la risoluzione dei principali problemi sociali”, ha affermato Sherine O. Obare, preside della Joint School of Nanoscience and Nanoengineering presso la North Carolina A&T State University e UNC Greensboro e co-investigatrice principale del progetto. progetto. “Per fornire soluzioni che abbiano un impatto su persone di ogni provenienza è necessario affrontare il problema utilizzando prospettive diverse che andranno a beneficio di comunità più ampie. Il nostro obiettivo è ampliare la partecipazione e creare un ambiente in cui sfrutteremo le capacità intellettuali di individui provenienti da gruppi diversi per scoprire nuove conoscenze sulla sostenibilità e trovare soluzioni trasformative”.

STEPS coinvolgerà il pubblico in vari modi, offrendo una nuova serie di corsi di formazione continua e un certificato di formazione continua.

Le istituzioni partner di STEPS includono l'Arizona State University, l'Appalachian State University, la Joint School of Nanoscience and Engineering presso la North Carolina Agricultural and Technical State University e l'Università della North Carolina Greensboro, l'Istituto di scienze alimentari e agricole dell'Università della Florida, la Marquette University, RTI Internazionale e l'Università dell'Illinois.

Paul Westerhoff, professore di ingegneria ambientale presso l'Arizona State, fungerà da co-vicedirettore del centro.

NC State attualmente guida un attivo centro di ricerca ingegneristica NSF chiamato ASSIST, che sviluppa sensori e dispositivi autoalimentati per il monitoraggio della salute. Anche il FREEDM Systems Center, un ERC NSF per reti intelligenti formato nel 2008, ha sede presso NC State.

(C) NCSU

Fonte originale: WRAL TechWire