Huiyuan Zhu ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเคมีในวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์ได้รับรางวัล Faculty Early Career Development (CAREER) Award จากการศึกษาวิธีการใหม่ในการลดมลพิษจากไนเตรตในน้ำใต้ดิน ส่งเสริมการผลิตทางการเกษตร และสร้างแรงบันดาลใจให้นักศึกษาจัดการกับความยั่งยืนผ่าน อาชีพในสาขา STEM โครงการนี้จะได้รับเงิน 592,850 ดอลลาร์ในช่วง 5 ปีจากNational Science Foundationและสนับสนุนกลุ่มวิจัยของ Zhu เนื่องจากมุ่งเน้นไปที่การค้นพบตัวเร่งปฏิกิริยาที่ช่วยให้เปลี่ยนไนเตรตเป็นแอมโมเนียได้อย่างมีประสิทธิภาพซึ่งขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าหมุนเวียน
หากประสบความสำเร็จ งานนี้อาจนำไปสู่แนวทางที่เป็นประโยชน์
ต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นไปได้ทางการเงินมากขึ้นในการจัดหาปุ๋ยสำหรับการผลิตอาหารที่เชื่อถือได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศกำลังพัฒนา และช่วยขจัดมลพิษจากไนเตรต จูกล่าว ในศตวรรษที่ผ่านมา โลกพึ่งพากระบวนการที่เรียกว่า Haber-Bosch ในการเปลี่ยนไนโตรเจนเป็นแอมโมเนียสำหรับปุ๋ย กระบวนการดังกล่าวต้องใช้ก๊าซธรรมชาติซึ่งมีราคาสูงขึ้นอย่างมากเนื่องจากโรคระบาดและสงครามรัสเซีย-ยูเครน จูกล่าว รัสเซียและยูเครนยังเป็น ผู้ผลิตปุ๋ยและผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องรายใหญ่ และการคว่ำบาตรต่อรัสเซียและการหยุดชะงักของอุตสาหกรรมยูเครนได้ก่อให้เกิดการขาดแคลนสินค้าเกษตรที่สำคัญเหล่านี้ การขาดแคลนเหล่านี้คาดว่าจะทำให้ต้นทุนอาหารสูงขึ้นทั่วโลก อ้างอิงจาก Morgan Stanley การผลิตปุ๋ยและกระบวนการทางการเกษตรและอุตสาหกรรมอื่นๆ มีส่วนทำให้เกิดมลพิษจากไนเตรต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในน้ำใต้ดิน การสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริการะบุว่า ผู้คนมากกว่าครึ่งในสหรัฐอเมริกาต้องพึ่งพาน้ำบาดาลเพื่อดื่ม ไนเตรตทั้งจากแหล่งธรรมชาติและที่เกิดจากฝีมือมนุษย์ เป็นสารปนเปื้อนที่พบได้บ่อยที่สุดในน้ำใต้ดิน
การกลืนกินในปริมาณที่สูงอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพที่สำคัญต่อทารกและสตรีมีครรภ์ ตามข้อมูลของศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค แรงกดดันจากทั่วโลกเหล่านี้ทำให้มีการวิจัยเกี่ยวกับวิธีการผลิตปุ๋ยที่ยั่งยืนและราคาย่อมเยา รวมถึงระบบที่ดีขึ้นในการจัดการกับมลพิษจากไนเตรต โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่สำคัญ การวิจัยของ Zhu พยายามที่จะจัดการกับการหยุดชะงักของวัฏจักรไนโตรเจนตามธรรมชาติ ในขณะเดียวกันก็รับประกันความมั่นคงทางอาหารทุกอย่างเริ่มต้นในห้องปฏิบัติการ ทีมวิจัยจะใช้เคมีไฟฟ้าทำปฏิกิริยากับสารประกอบไนเตรตกับไฮโดรเจนที่ได้มาจากน้ำอย่างยั่งยืนเพื่อผลิต NH3 ในขณะเดียวกันก็ย่อยสลายสารมลพิษไนเตรตและคืนความสมดุลให้กับวัฏจักรไนโตรเจน
นอกเหนือจากการส่งเสริมวิทยาศาสตร์และลดมลพิษทางน้ำแล้ว
กระบวนการใหม่นี้ยังช่วยให้ประเทศกำลังพัฒนาได้รับความมั่นคงทางอาหารมากขึ้น ปัจจุบัน การผลิตปุ๋ย “ต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ ซึ่งคุณไม่สามารถสร้างได้ทุกที่” Zhu กล่าว “ตัวอย่างเช่น หากคุณดูประเทศในแถบทะเลทรายซาฮาราในแอฟริกา ค่าขนส่งปุ๋ยไนโตรเจนเป็นอุปสรรคสำคัญ”
แต่กระบวนการแบบโมดูลาร์แบบใหม่ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานที่ยั่งยืนซึ่งสร้างมลพิษทางน้ำเสียน้อยลงสามารถติดตั้งได้ในขนาดเล็กกว่าทุกที่ที่ต้องการ เธอกล่าว
“ขั้นตอนแรกในการเปิดใช้งานปฏิกิริยานี้คือการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้าแบบแอคทีฟ คัดเลือก และทนทานสำหรับกระบวนการนี้” Zhu กล่าว “นั่นคือจุดสนใจของเรา”
เมื่อเร็ว ๆ นี้ กลุ่มได้เผยแพร่ผลลัพธ์เบื้องต้นที่มีแนวโน้มในวารสารออนไลน์ Nature Communications
นอกจากการวิจัยแล้ว กลุ่มของ Zhu จะฝึกอบรมนักศึกษาจากหลากหลายกลุ่มที่ส่วนต่อประสานของการเร่งปฏิกิริยา เคมี และวิศวกรรม การวิจัยจะรวมเข้ากับความพยายามด้านการศึกษาและการเข้าถึงเพื่อแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของความยั่งยืนในชีวิตประจำวัน ในขณะเดียวกันก็กระตุ้นความตื่นเต้นให้กับ STEM ในหมู่เยาวชน K-12 โดยเฉพาะผู้ที่มาจากครอบครัวที่มีรายได้น้อย
ในความเป็นจริง Connor Hall ระดับปริญญาตรีวิศวกรรมเคมีได้ทำงานในโครงการขยายงานในห้องทดลองของ Zhu แล้ว Hall กล่าวว่าเขาได้พบกับ Zhu ผ่านหลักสูตร Mass and Energy Balances ของแผนก“เธอมีวิธีการแบบองค์รวมและเชิญชวนให้ฉันเข้าร่วมห้องทดลองของเธอ” Hall กล่าว “โครงการใหญ่โครงการแรกของฉันคือการพัฒนาแบบจำลอง Minecraft ของการผลิตแอมโมเนียที่ยั่งยืนเพื่อให้ความรู้แก่เยาวชนเกี่ยวกับประโยชน์ของอิเล็กตรอนสีเขียวและแนวทางปฏิบัติในการเก็บเกี่ยวทรัพยากรอย่างยั่งยืน เธอเปิดโอกาสให้ฉันได้นำเสนอโครงการนี้ควบคู่ไปกับงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์อีกมากมายเกี่ยวกับการเร่งปฏิกิริยาและระบบพลังงานสะอาด”
เขาทำงานร่วมกับนักศึกษาระดับปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของ Zhu ซึ่งเขาได้พัฒนา “ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับวิธีการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยา ผลกระทบเชิงโครงสร้างต่อการคัดเลือก/การแปลง และวิธีเรียนรู้จากผลลัพธ์ที่ไม่พึงประสงค์
“ดร. Zhu เห็นความพยายามของฉันและช่วยให้ฉันเข้าร่วมการประชุมหลายครั้ง” Hall กล่าว “ในบางครั้ง ฉันเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรีคนเดียวที่เข้าร่วมระหว่างปริญญาเอก นักศึกษา อาจารย์ และนักวิจัยที่มีหน้ามีตา”Hall กล่าวว่าการทำงานในห้องแล็บไม่เพียงช่วยให้เขาได้รับความรู้ด้านเทคนิคเท่านั้น แต่ยังทำให้เขามีจุดมุ่งหมายอีกด้วย
“ศักยภาพของการวิจัยของเราในการขจัดแนวทางปฏิบัติทางอุตสาหกรรมที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมได้เปลี่ยนความหวังของฉันในการมองโลกในแง่ดี” เขากล่าว “ตอนนี้ฉันรู้สึกว่าฉันมีหน้าที่รับผิดชอบในการท้าทายปัญหาของโลก ฉันหวังว่าจะสร้างแรงบันดาลใจให้ผู้คนมากขึ้น แต่ที่สำคัญกว่านั้น ฉันหวังว่าจะให้ผู้คนมีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงที่ช่วยโลกใบนี้”
credit : sandersonemployment.com lesasearch.com actsofvillainy.com soccerjerseysshops.com nykodesign.com nymphouniversity.com saltysrealm.com baldmanwalking.com forumharrypotter.com contrebasseries.com
