$25M giver brændstoflancering af nyt center på NCSU med fokus på fosfater
Udgivelsesdato:af Rick Smith
North Carolina State University vil lede en national forskningsindsats for at reducere både afhængigheden af udvundet fosfater og mængden af fosfor, der udvaskes til jord og vand, meddelte National Science Foundation i dag. Forskningen vil fokusere på problemstillinger, der er relevante for både fødevaresikkerhed og miljøkvalitet.
Det NSF Science and Technology Center – Science and Technologies for Phosphorus Sustainability (STEPS) – vil have hovedkvarter på NC State's Centennial Campus. Det er en fælles indsats mellem NC State og otte partnerinstitutioner. Centret er finansieret af et indledende femårigt tilskud på $25 millioner, der kan forlænges i yderligere fem år.
Bæredygtighed af fosfor er et vigtigt og presserende samfundsproblem. Et væsentligt kemisk element, fosfor spiller en afgørende rolle i gødning, der anvendes i fødevaresystemer. Men der er problemer med forsyningen – industrien er afhængig af udvundet, ikke-fornybare fosfater, der snart kan være opbrugt – samt systemineffektivitet og nedstrømsvirkninger på miljøet.
"NC State er godt positioneret til at producere effektive løsninger på samfundsmæssige udfordringer, der kræver betydeligt tværfagligt arbejde og innovation, og vi er glade for at stå i spidsen for denne afgørende indsats," sagde NC State kansler Randy Woodson. "STEPS har ambitiøse mål, der rummer potentialet til at gøre en enorm forskel i fosfor bæredygtighed."
Disse ambitiøse mål inkluderer at lette en 25%-reduktion i menneskelig afhængighed af udvundet fosfater og en 25%-reduktion i fosfortab til jord og vandressourcer inden for 25 år, hvilket fører til øget modstandsdygtighed af fødevaresystemer og reduceret miljøskade.
Jacob Jones, centrets direktør og professor i materialevidenskab og teknik ved NC State. (NCSU foto)
Nuværende fødevareproduktionssystemer er stærkt afhængige af fosforgødning, hvoraf de fleste stammer fra ikke-fornybare fosfataflejringer, der udvindes uden for USA. Når først det er i fødevaresystemet, er kun 20% af inputfosforet i sidste ende inkorporeret i den menneskelige kost på grund af flere systemtab og ineffektivitet. Det "tabte" fosfor ophobes i jord og ferskvandskilder.
"Fosfordrevne algeopblomstringer forringer sikkert drikkevand og livet i havet, og den stigende strøm af fosfor til havene fører også til en udvidelse af kystnære døde zoner," sagde Ross Sozzani, professor i plante- og mikrobiologisk biologi ved NC State og et center co. -underdirektør. "Uden indgriben vil de miljømæssige, økonomiske og bæredygtighedsproblemer, der involverer fosfor, eskalere, efterhånden som verdens menneskelige befolkning vokser med yderligere 2 milliarder mennesker i 2050."
"STEPS udvikler materialer, teknologier og bedste ledelsespraksis til at genvinde, genbruge og genbruge fosfor," sagde Jacob Jones, centrets direktør og professor i materialevidenskab og teknik ved NC State. "Genbrug og genbrug af fosfor betyder at udvikle teknologier og metoder til at opfange "tabt" fosfor i jord og overfladevand - såvel som i animalsk og menneskeligt affald - og derefter genbruge det genbrugte fosfor i gødning."
"Etableringen af STEPS er virkelig et skelsættende begivenhed," sagde Jim Elser, Bierman-professor i økologi ved University of Montana og en co-principal investigator på projektet. "Globalt set er fosfortab fra landbruget nu hovedårsagen til forringelse af vandkvaliteten i søer og floder. Alligevel vil omfattende brug af gødningsfosfor stadig være afgørende for at opnå fødevaresikkerhed i de kommende årtier. Kvadring af den cirkel er det "ugudelige problem", som STEPS vil arbejde på at løse. Dette er virkelig en spændende udvikling, der vil flytte tyngdepunktet for den globale fosfor-bæredygtighedsbevægelse til USA med STEPS-teamet i spidsen."
STEPS vil være et tværfagligt center, der integrerer bidrag på tværs af de fysiske, livs-, samfunds- og økonomiske videnskaber.
Centrets hovedkvarter får til huse i det nye Plantevidenskabsbygning, hjemsted for universitetet Plant Science Initiative, på NC State's Centennial Campus. Forskere vil trække fra en bred vifte af akademiske discipliner - lige fra landbrugsteknik, biomolekylær og kemiteknik og materialevidenskab til kemi, afgrødevidenskab, økonomi og sociologi - for at udvikle materialer og teknologier, der kan implementeres på menneskelig skala, mens de overvejer regional og globale problemer.
"NC State University Plant Sciences Building, det fremtidige hjemsted for NC Plant Sciences Initiative, er anderledes af design," sagde Richard Linton, dekan for NC State College of Agriculture and Life Sciences. "Det blev bygget specifikt til at støtte tværfaglige videnskabshold fra forskellige gymnasier, der arbejder på projekter for at tackle store udfordringer. Jeg kunne ikke tænke mig et bedre hovedkvarter for STEPS. Vi ser frem til sammen at fremme landbrugsløsninger.”
STEPS vil også inkorporere et mere end 50-årigt fosfor feltforsøgseksperiment ved Tidewater Research Station i Plymouth, NC. I dette eksperiment er forskellige mængder fosfor blevet tilført til afgrøder for at studere faktorer såsom fosformangel modstandsdygtighed samt, hvordan fosfor allerede forbliver i jorden – såkaldt arvefosfor – kan stadig bidrage som næringsstof for planter.
STEPS vil også udnytte disciplinære bidrag som teamvidenskab og datavidenskab, mens de trækker på ekspertise fra industripartnere til at hjælpe med at guide centrets arbejde. Disse partnere omfatter interessenter inden for agribusiness, kommunal vand- og spildevandsrensning, landbrugsudvidelsestjenester og andre.
"Ved at bringe alle perspektiver sammen i begyndelsen og gennem hele forskningsprocessen, øger vi virkningen af de materialer og teknologier, som vi udvikler til adoption," sagde Sozzani.
STEPS har også et stærkt inklusivitetsmål. STEPS vil fremme fremskridt hen imod et mål om mere end 50% deltagelse af medlemmer af underrepræsenterede minoritetsgrupper, herunder mere end 50% præ-baccalaureat deltagelse for yderligere at udvide og udvikle STEM pipeline. For at sikre, at dette mål nås, vil STEPS bruge gennemprøvede teoretiske tilgange til at sikre, at alle dets deltagere, især dem fra grupper, der er underrepræsenteret inden for videnskab og teknologi – herunder kvinder, minoriteter og mennesker med handicap – har erfaringer med STEPS, der fører til deres fastholdelse og karriere progression.
"Denne stærke forpligtelse til inklusivitet og mangfoldighed er et vidnesbyrd om gavnlige partnerskaber med organisationer og institutioner, der giver os mulighed for at rekruttere talentfulde deltagere og samtidig styrke nye forskningssamarbejder," sagde Louis Martin-Vega, dekan for College of Engineering ved NC State. "Mangfoldighed i tanke, kultur, erfaring og tilgang til problemløsning er virkelig nødvendig for at løse et samfundsproblem, som ingen enkelt disciplin eller gruppe kan løse på egen hånd."
"STEPS-teamet anerkender den indvirkning, som forskellig baggrund bringer i retning af at løse centrale samfundsproblemer," sagde Sherine O. Obare, dekan for Joint School of Nanoscience and Nanoengineering ved North Carolina A&T State University og UNC Greensboro og en co-principal investigator på projekt. "At levere løsninger, der påvirker mennesker fra alle baggrunde, kræver, at vi løser problemet ved hjælp af forskellige perspektiver, som vil gavne bredere samfund. Vores mål er at udvide deltagelsen og skabe et miljø, hvor vi vil udnytte hjernekraften hos enkeltpersoner fra forskellige grupper til at opdage ny viden inden for bæredygtighed for at finde transformative løsninger."
STEPS vil engagere offentligheden på forskellige måder og tilbyde en ny række efteruddannelseskurser og et efteruddannelsesbevis.
STEPS partnerinstitutioner omfatter Arizona State University, Appalachian State University, Joint School of Nanoscience and Engineering ved North Carolina Agricultural and Technical State University og University of North Carolina Greensboro, University of Floridas Institute of Food and Agricultural Sciences, Marquette University, RTI International og University of Illinois.
Paul Westerhoff, en professor i miljøteknik ved Arizona State, vil fungere som en vicedirektør for centeret.
NC State leder i øjeblikket et aktivt NSF Engineering Research Center kaldet ASSIST, som udvikler selvdrevne sundhedsovervågningssensorer og -enheder. FREEDM Systems Center, et smart grid NSF ERC dannet i 2008, har også hovedkvarter i NC State.
(C) NCSU
Oprindelig kilde: WRAL TechWire