NC 주는 세계 농업 산업 관리에 중요한 역할을 합니다.

롤리 - 인은 DNA와 세포의 에너지 통화의 구성 요소 중 하나인 모든 생명체에 필수적입니다.…

식량 공급은 인 비료에 의존하지만 그 사용은 비효율적이고 지속가능하지 않습니다. 재생 불가능한 인광 매장지가 채굴되며 식량 시스템에 사용되는 인 중 20%만이 인간의 식단에 포함됩니다.

인의 상당 부분이 토양과 담수로 스며들어 동물을 죽이고 해조류가 번성하며 해안 데드존을 확장하는 오염물질이 됩니다. 균형이 깨지면 이 중요한 요소가 생명을 잃을 수 있습니다.

그만큼 인의 지속가능성을 위한 과학 및 기술 (STEPS) 센터는 인을 재활용하는 방법을 발견 및 개발하고, 식품 시스템을 보다 효율적으로 만들고, 폐기물로부터 환경을 보호하기 위해 노력하고 있습니다. NC 주에 본부를 두고 국립과학재단(National Science Foundation)이 수여한 STEPS 센터는 2021년 10월 출시 4년의 준비 끝에. 이는 이미 인의 지속가능성에 대한 세계적인 이해를 높이고 있습니다.

센터의 공동 부국장이자 NC 주립대학교 교수이자 식물 및 미생물 생물학 교수인 Ross Sozzani는 “STEPS에 대한 비전이 있었기 때문에 매우 흥미롭고 만족스러웠으며 이제 구현을 진행하고 있습니다.”라고 말했습니다. "일이 제자리로 돌아가는 모습을 보는 것은 신나는 일입니다."

단계 센터 살펴보기
NC 주에 본부를 둔 STEPS 센터는 인 사용에 대한 지속 가능한 솔루션을 연구하기 위해 여러 기관으로 구성되어 있습니다.

NC 주립대학교가 주도하고 센테니얼 캠퍼스를 기반으로 하는 STEPS에는 애팔래치아 주립대학교, 애리조나 주립대학교, 마켓대학교, 노스캐롤라이나 A&T 주립대학교, RTI 국제대학교, 플로리다대학교, 일리노이대학교 어바나 캠퍼스 등 전국 8개 기관이 추가로 포함되어 있습니다. -그린즈버러에 있는 샴페인과 노스캐롤라이나 대학. 이 센터는 코로나19 대유행 기간인 가을 학기 중반에 본거지인 식물과학관 건설이 완료되기 전에 선정되었습니다.

STEPS 센터의 소장이자 NC 주립 대학의 재료 과학 및 엔지니어링 분야 Kobe Steel 석좌 교수인 Jacob Jones는 "우리는 정말 어려운 상황에서 국립 과학 재단이 수여하는 가장 권위 있는 센터 중 하나를 설립했습니다."라고 말했습니다. “그러나 센터 설립 당시 팀의 참여와 협력은 제 기대를 뛰어넘었습니다. 우리는 물리적으로나 가상으로 센터와 상호작용하는 사람들을 갖고 있습니다. 4년 동안 이 일을 하고 나니 꽤 흥미로웠습니다.”

인의 지속 가능성은 복잡한 문제이기 때문에 STEPS는 기술과 주제 모두의 다양성에 의존합니다. 이 센터의 연구는 분자 및 재료 규모부터 인간이 기술과 상호 작용하는 방식, 인의 지속 가능성이 전 세계 경제 및 사회적 영향에 미치는 영향에 이르기까지 탐구적이고 사용에 영감을 받은 기초 연구에 중점을 두고 있습니다.

센터의 중점 분야 중 하나는 융합 정보학입니다. 이는 상당한 양의 정보를 수집하고 다양한 데이터 세트를 융합하며 기계 학습 알고리즘을 사용하여 연구의 다음 단계를 알리는 것을 포함합니다. 융합정보학은 데이터 과학을 활용하여 신소재, 기술, 전략을 평가하고 예측합니다. STEPS에서 연구자들은 이러한 전략을 사용하여 인 포획과 인 화합물 분해 및 변형을 연구합니다. 이 센터는 인의 지속가능성에 관한 새로운 지식을 창출하고 전파할 것입니다.

“목표는 단일 기술 솔루션을 만들고 배포하는 것이 아닙니다.”라고 Jones는 말했습니다. "우리는 인 과학계 전체가 발전하는 데 도움이 되는 여러 가지 근본적인 발견과 개발을 만들고 싶습니다."

센터 운영 기간은 5년이며, 5년 더 갱신할 수 있는 기회가 있습니다. 수상이 끝난 후에도 센터가 지속적으로 발견을 할 수 있으려면 외부 파트너십이 특히 중요합니다.

Jones는 “우리는 지금 인의 지속 가능성에 대한 새로운 지식을 발견하고 있으며 10년 안에 이를 수행할 것입니다.”라고 말했습니다.

연구 대상 및 규모

STEPS는 25년 이내에 25%를 통해 채굴된 인산염에 대한 인간의 의존도를 줄이고 25%를 통해 토양과 수자원에 대한 점 및 비점 인 공급원의 손실을 줄이는 데 도움이 되기를 희망합니다.

STEPS의 세 가지 테마는 재료 규모, 인간 기술 규모, 지역 및 글로벌 규모입니다. 특정 분야에는 화학, 물리학, 동물 과학, 생명 공학, 생태학, 사회학 및 공공 정책이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다.

“우리 연구원들은 현미경 앞에 앉아 입자를 관찰하고, 폐수 처리 시설에 가서 샘플을 수집하고, 습식 화학 실험실을 사용하여 새로운 물질을 합성하고, 컴퓨터 기술을 사용하여 생물학적 분자를 시뮬레이션하고, 인이 어떻게 작용하는지에 대한 공간 지도를 조사하는 등 다양한 작업을 수행하고 있습니다. 몇 가지 예와 같이 미국 전역에 배포되었습니다.”라고 Sozzani는 말했습니다.

우리는 인 과학 공동체 전체가 발전하는 데 도움이 되는 여러 가지 근본적인 발견과 개발을 만들고 싶습니다.

재료 규모에 대한 센터의 첫 번째 연구 주제는 액체와 고체 모두에서 인 및 인 함유 종을 자유롭게, 포획 및 회수하기 위한 새로운 무기, 유기 및 생체 영감 재료를 발견하고 개발하는 것입니다. 현재 연구 프로젝트의 예로는 비반응성 인의 화학적 및 생물학적 변형, 양전하 이온을 사용한 인 회수, 인 분석의 발전 등이 있습니다.

인간 기술 규모의 두 번째 연구 주제는 복잡한 폐기물 흐름에서 인을 회수하고 토양 특성을 최적화하며 회수된 인산염의 생물학적 접근성을 향상시키는 기술의 실행 가능성을 평가합니다. 현재 연구 프로젝트에는 지속 가능한 비료로 새로운 인 화합물을 개발하고, 식물 인의 유전 메커니즘을 조사하고, 토양의 기존 인을 제어하는 것이 포함됩니다.

지역 및 글로벌 규모의 세 번째 연구 주제는 시스템 수준 접근 방식을 사용하여 인간 개입, 정책 개입 및 기술 채택이 다양한 대체 사회 경제적, 정책 및 환경 변화 시나리오에서 다양한 규모로 인의 지속 가능성에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 평가하는 것입니다. 현재 일부 연구 프로젝트에는 국가 인 예산 및 지도 작성, 인 흐름을 시뮬레이션하기 위한 기준 데이터 및 도구 설정, 인 지속 가능성 연구에 대한 이해관계자 인식 및 요구 평가 등이 포함됩니다.

사고와 행동의 다양성

이러한 복잡한 문제에 대한 해결책을 발견하려면 다양한 분야와 배경을 가진 연구자 간의 협력이 필요합니다. 융합정보학과 세 가지 연구 주제는 학제간 연구에 대한 센터의 의지를 강조합니다. 심지어 본거지인 식물 과학 빌딩(Plant Sciences Building)도 학제간 문화를 육성합니다.

"식물 과학 빌딩은 우리가 중앙 위치에 많은 교수진, 학생 및 박사후 연구원을 모을 수 있게 해주고 매우 크고 복잡한 프로젝트를 위한 교차 공간을 제공합니다."라고 Jones는 말했습니다. 그리고 다른 학제간 프로젝트를 함께 진행하는 것도 유익합니다. “건물에 있는 누구든지 우리의 경험을 통해 배울 수 있습니다. 마찬가지로 우리는 건물의 다른 프로젝트에서도 배울 수 있습니다.”

“여러 분야를 연결하는 것은 NC 주립 연구 사업의 핵심 부분입니다”라고 연구 운영 및 커뮤니케이션 부총장이자 연구 혁신 사무국의 최고 책임자인 Genevieve Garland가 말했습니다. Garland는 사무실의 학제간 연구 부서를 이끌고 있습니다. “우리 연구원들은 다양한 기술과 전문 지식을 결합하여 진정으로 역동적인 방식으로 문제를 해결합니다. NC State는 학제간 이니셔티브를 육성함으로써 복잡한 글로벌 문제에 대한 전체적이고 포괄적인 솔루션을 창출합니다.”

연구 프로젝트 및 주제 외에도 STEPS는 다양성에 대한 야심찬 목표를 가지고 있습니다. 참여 범위를 넓히는 목표는 50% 이상의 참여 개인이 소외된 그룹에 속하도록 하는 것입니다. 문화, 관점, 경험의 다양성은 독창적이고 혁신적인 연구로 이어집니다. 이 목표를 달성하려면 졸업생 채용, 소외된 지역 사회에 대한 지원, STEPS 센터와 NC 주의 다양성 비전 조정 측면에서 NC 주가 제공하는 모든 것을 활용해야 합니다.

Jones는 “대학은 다양성과 학제간 다양성을 진심으로 믿고 있으며 이는 STEPS와 NC State 간의 훌륭한 파트너십입니다.”라고 말했습니다. "우리는 다양한 경험과 관점을 가져오는 것이 혁신을 촉진한다는 것을 알고 있기 때문에 참여 확대 목표를 가지고 있습니다."

앞으로 최소 4년 동안 STEPS는 융합 연구를 적용하고 인의 지속 가능성을 향상시키면서 다양성을 계속해서 발전시켜 나갈 것입니다. 이를 통해 센터는 학생들이 복잡한 학제간 문제를 해결하고 기본 지식을 발견하여 모두를 위한 보다 안전하고 건강한 환경을 만들 수 있도록 준비시킬 것입니다.

원본 기사 출처: WRAL