Dotacja $25M napędza uruchomienie nowego centrum w NCSU skupiającego się na fosforanach

przez Ricka Smitha

Uniwersytet Stanowy Karoliny Północnej poprowadzi ogólnokrajowe wysiłki badawcze mające na celu zmniejszenie zarówno zależności od wydobywanych fosforanów, jak i ilości fosforu przedostającego się do gleby i wody, ogłosiła dzisiaj National Science Foundation. Badania skupią się na zagadnieniach istotnych zarówno z punktu widzenia bezpieczeństwa żywnościowego, jak i jakości środowiska.

The Centrum Nauki i Technologii NSF – nauka i technologie na rzecz zrównoważonego rozwoju fosforu (STEPS) – będzie miała siedzibę na kampusie Centennial Campus stanu NC. Jest to wspólny wysiłek stanu NC i ośmiu instytucji partnerskich. Centrum jest finansowane z początkowej pięcioletniej dotacji w wysokości $25 mln, która może być odnawiana na kolejne pięć lat.

Zrównoważony rozwój fosforu jest ważnym i pilnym problemem społecznym. Fosfor, niezbędny pierwiastek chemiczny, odgrywa kluczową rolę w nawozach stosowanych w systemach żywnościowych. Występują jednak problemy z dostawami – przemysł opiera się na wydobywanych, nieodnawialnych fosforanach, które mogą wkrótce się wyczerpać – a także nieefektywność systemów i późniejsze skutki dla środowiska.

„Stan NC jest dobrze przygotowany do opracowania skutecznych rozwiązań problemów społecznych, które wymagają znaczącej interdyscyplinarnej pracy i innowacji, dlatego cieszymy się, że możemy przewodzić tym kluczowym wysiłkom” – powiedział kanclerz stanu NC Randy Woodson. „STEPS ma ambitne cele, które mogą znacząco wpłynąć na zrównoważony rozwój fosforu”.

Te ambitne cele obejmują zmniejszenie zależności człowieka od wydobywanych fosforanów przez 25% oraz zmniejszenie strat fosforu do gleby i zasobów wodnych przez 25% w ciągu 25 lat, co doprowadzi do zwiększenia odporności systemów żywnościowych i ograniczenia szkód dla środowiska.

Jacob Jones, dyrektor centrum i profesor nauk o materiałach i inżynierii w NC State. (zdjęcie NCSU)

Obecne systemy produkcji żywności w dużym stopniu opierają się na nawozach fosforowych, z których większość pochodzi z nieodnawialnych złóż fosforanów wydobywanych poza Stanami Zjednoczonymi. Po dostaniu się do systemu żywnościowego jedynie 20% wejściowego fosforu zostaje ostatecznie włączone do diety człowieka z powodu wielu strat i nieefektywności w systemie. „Utracony” fosfor gromadzi się w glebie i źródłach słodkiej wody.

„Zakwity glonów powodowane fosforem pogarszają bezpieczną wodę pitną i życie morskie, a rosnący napływ fosforu do oceanów prowadzi również do rozszerzania się przybrzeżnych martwych stref” – powiedział Ross Sozzani, profesor biologii roślin i drobnoustrojów w NC State i współpracownik centrum -zastępca dyrektora. „Bez interwencji problemy środowiskowe, gospodarcze i związane ze zrównoważonym rozwojem związane z fosforem ulegną eskalacji w miarę wzrostu światowej populacji ludzkiej do 2050 r. o kolejne 2 miliardy ludzi”.

„STEPS opracowuje materiały, technologie i najlepsze praktyki zarządzania w celu odzyskiwania, recyklingu i ponownego wykorzystania fosforu” – powiedział Jacob Jones, dyrektor centrum i profesor nauk o materiałach i inżynierii w NC State. „Recykling i ponowne wykorzystanie fosforu oznacza opracowanie technologii i metod wychwytywania „utraconego” fosforu z gleby i wód powierzchniowych, a także odpadów zwierzęcych i ludzkich, a następnie ponowne wykorzystanie odzyskanego fosforu w nawozach”.

„Utworzenie STEPS to naprawdę przełomowe wydarzenie” – powiedział Jim Elser, profesor ekologii Bierman na Uniwersytecie w Montanie i współgłówny badacz projektu. „Na całym świecie utrata fosforu w rolnictwie jest obecnie głównym czynnikiem powodującym pogorszenie jakości wody w jeziorach i rzekach. Jednak szerokie wykorzystanie nawozów fosforowych będzie w dalszym ciągu niezbędne dla zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego w nadchodzących dziesięcioleciach. Podniesienie tego koła do kwadratu to „podły problem”, który STEPS będzie próbował rozwiązać. To naprawdę ekscytujące osiągnięcie, które przeniesie środek ciężkości światowego ruchu na rzecz zrównoważonego rozwoju w zakresie fosforu do Stanów Zjednoczonych, pod przewodnictwem zespołu STEPS”.

STEPS będzie ośrodkiem interdyscyplinarnym, integrującym wkład w nauki fizyczne, przyrodnicze, społeczne i ekonomiczne.

Siedziba centrum będzie mieścić się w nowym Budynek Nauk o Roślinach, siedziba uniwersytetu Inicjatywa nauk o roślinach, na kampusie Stulecia stanu NC. Naukowcy będą czerpać z różnorodnych dyscyplin akademickich – od inżynierii rolniczej, inżynierii biomolekularnej i chemicznej oraz nauk o materiałach po chemię, nauki o uprawach, ekonomię i socjologię – aby opracować materiały i technologie, które można zastosować na skalę ludzką, biorąc pod uwagę kwestie regionalne i problemy globalne.

„Budynek nauk o roślinach Uniwersytetu NC, przyszła siedziba Inicjatywy na rzecz Nauk o Roślinach NC, różni się od projektu” – powiedział Richard Linton, dziekan Wyższej Szkoły Rolnictwa i Nauk Przyrodniczych stanu NC. „Zostało stworzone specjalnie, aby wspierać interdyscyplinarne zespoły naukowe z różnych uczelni, pracujące nad projektami mającymi na celu sprostanie wielkim wyzwaniom. Nie mogłem sobie wyobrazić lepszej siedziby dla STEPS. Nie możemy się doczekać wspólnego udoskonalania rozwiązań dla rolnictwa”.

STEPS obejmie także trwający ponad 50 lat eksperyment polowy z fosforem w Tidewater Research Station w Plymouth, Karolina Północna. W tym eksperymencie do upraw stosowano różne ilości fosforu w celu zbadania takich czynników, jak odporność na niedobór fosforu oraz sposób, w jaki fosfor już pozostały w glebie – tak zwany fosfor pozostały – może nadal stanowić składnik odżywczy dla roślin.

Projekt STEPS wykorzysta także wkład dyscyplinarny, taki jak nauka zespołowa i analiza danych, korzystając jednocześnie z wiedzy specjalistycznej partnerów branżowych, aby pomóc w kierowaniu pracą centrum. Do partnerów tych zaliczają się zainteresowane strony z sektora agrobiznesu, komunalnego oczyszczania wody i ścieków, usług doradztwa rolniczego i innych.

„Łącząc wszystkie perspektywy na początku i w trakcie procesu badawczego, zwiększamy wpływ materiałów i technologii, które opracowujemy w celu ich wdrożenia” – powiedział Sozzani.

STEPS ma również silny cel włączający. STEPS będzie sprzyjać postępowi w kierunku celu, jakim jest udział ponad 50% członków niedostatecznie reprezentowanych grup mniejszościowych, w tym ponad 50% udział w zajęciach przed maturą w celu dalszego poszerzania i rozwijania rurociągu STEM. Aby zapewnić osiągnięcie tego celu, projekt STEPS zastosuje sprawdzone podejścia teoretyczne, aby zapewnić wszystkim uczestnikom, zwłaszcza tym z grup niedostatecznie reprezentowanych w nauce i technologii – w tym kobietom, mniejszościom i osobom niepełnosprawnym – doświadczenia w programie STEPS, które pozwolą im utrzymać się na stanowisku i rozwijać karierę zawodową postęp.

„To silne zaangażowanie na rzecz włączenia społecznego i różnorodności jest świadectwem korzystnych partnerstw z organizacjami i instytucjami, które pozwalają nam rekrutować utalentowanych uczestników, a jednocześnie wzmacniać nową współpracę badawczą” – powiedział Louis Martin-Vega, dziekan College of Engineering w stanie NC. „Różnorodność myśli, kultury, doświadczenia i podejścia do rozwiązywania problemów jest naprawdę wymagana, aby rozwiązać problem społeczny, którego żadna pojedyncza dyscyplina ani grupa nie jest w stanie rozwiązać samodzielnie”.

„Zespół STEPS zdaje sobie sprawę z wpływu, jaki różnorodne pochodzenie ma na rozwiązywanie kluczowych problemów społecznych” – powiedziała Sherine O. Obare, dziekan Joint School of Nanoscience and Nanoengineering na North Carolina A&T State University i UNC Greensboro oraz współgłówny badacz projektu projekt. „Dostarczanie rozwiązań, które mają wpływ na ludzi ze wszystkich środowisk, wymaga zajęcia się problemem z różnych perspektyw, co przyniesie korzyści szerszym społecznościom. Naszym celem jest poszerzenie uczestnictwa i stworzenie środowiska, w którym wykorzystamy potencjał umysłowy jednostek z różnych grup, aby odkryć nową wiedzę na temat zrównoważonego rozwoju i znaleźć rozwiązania transformacyjne”.

STEPS będzie angażować społeczeństwo na różne sposoby, oferując nową serię kursów kształcenia ustawicznego i certyfikat kształcenia ustawicznego.

Instytucje partnerskie STEPS obejmują Arizona State University, Appalachian State University, Joint School of Nanoscience and Engineering na North Carolina Agricultural and Technical State University oraz University of North Carolina Greensboro, Instytut Nauk o Żywności i Rolnictwie Uniwersytetu Florydy, Marquette University, RTI International i Uniwersytetu Illinois.

Paul Westerhoff, profesor inżynierii środowiska na Uniwersytecie Stanowym Arizona, będzie współzastępcą dyrektora centrum.

Stan NC prowadzi obecnie aktywne Centrum Badań Inżynieryjnych NSF o nazwie ASSIST, które opracowuje czujniki i urządzenia do monitorowania stanu zdrowia z własnym zasilaniem. Centrum systemów FREEDM, inteligentna sieć NSF ERC utworzona w 2008 roku, również ma swoją siedzibę w stanie NC.

(C) NCSU

Pierwotnym źródłem: WRALTechWire