$25M subsidie stimuleert lancering van nieuw centrum bij NCSU gericht op fosfaten
Datum gepubliceerd:van Rik Smit
North Carolina State University zal een nationale onderzoeksinspanning leiden om zowel de afhankelijkheid van gedolven fosfaten als de hoeveelheid fosfor die in de bodem en het water uitspoelt te verminderen, zo maakte de National Science Foundation vandaag bekend. Het onderzoek zal zich richten op kwesties die relevant zijn voor zowel voedselveiligheid als milieukwaliteit.
De NSF Science and Technology Center – Wetenschap en technologieën voor fosforduurzaamheid (STEPS) – zal worden gevestigd op de Centennial Campus van NC State. Het is een gezamenlijke inspanning van NC State en acht partnerinstellingen. Het centrum wordt gefinancierd door een initiële subsidie van vijf jaar, $25 miljoen, die met nog eens vijf jaar kan worden verlengd.
Duurzaamheid van fosfor is een belangrijk en urgent maatschappelijk probleem. Fosfor is een essentieel chemisch element en speelt een cruciale rol in meststoffen die in voedselsystemen worden gebruikt. Maar er zijn problemen met de levering: de industrie is afhankelijk van gedolven, niet-hernieuwbare fosfaten die binnenkort uitgeput kunnen raken. Ook zijn er inefficiënties in het systeem en downstream-effecten op het milieu.
"NC State is goed gepositioneerd om effectieve oplossingen te produceren voor maatschappelijke uitdagingen die aanzienlijk interdisciplinair werk en innovatie vereisen, en we zijn verheugd om deze cruciale inspanning te leiden", aldus NC State Chancellor Randy Woodson. "STEPS heeft ambitieuze doelen die het potentieel hebben om een enorm verschil te maken in de duurzaamheid van fosfor."
Tot deze ambitieuze doelen behoren onder meer het realiseren van een vermindering van de menselijke afhankelijkheid van gedolven fosfaten en een vermindering van fosforverliezen naar bodems en waterbronnen binnen 25 jaar. Dit leidt tot een grotere veerkracht van voedselsystemen en minder schade aan het milieu.
Jacob Jones, directeur van het centrum en hoogleraar materiaalkunde en -techniek aan de NC State. (Foto: NCSU)
Huidige voedselproductiesystemen zijn sterk afhankelijk van fosformeststoffen, waarvan de meeste afkomstig zijn van niet-hernieuwbare fosfaatafzettingen die buiten de Verenigde Staten worden gedolven. Eenmaal in het voedselsysteem wordt uiteindelijk slechts 20% van de inputfosfor opgenomen in het menselijke dieet vanwege meerdere systeemverliezen en inefficiënties. De "verloren" fosfor hoopt zich op in bodems en zoetwaterbronnen.
"Fosfor-aangedreven algenbloei tast veilig drinkwater en zeeleven aan, en de toenemende flux van fosfor naar oceanen leidt ook tot een uitbreiding van dode kustzones," zei Ross Sozzani, hoogleraar planten- en microbiële biologie aan NC State en een co-adjunct-directeur van het centrum. "Zonder interventie zullen de milieu-, economische en duurzaamheidsproblemen met betrekking tot fosfor escaleren naarmate de wereldbevolking tegen 2050 met nog eens 2 miljard mensen groeit."
"STEPS ontwikkelt de materialen, technologieën en beste beheerpraktijken om fosfor te winnen, recyclen en hergebruiken", aldus Jacob Jones, directeur van het centrum en hoogleraar materiaalkunde en -techniek aan NC State. "Fosfor recyclen en hergebruiken betekent technologieën en methoden ontwikkelen om "verloren" fosfor in bodems en oppervlaktewateren op te vangen - evenals in dierlijk en menselijk afval - en vervolgens dat gerecyclede fosfor te hergebruiken in meststoffen."
"De oprichting van STEPS is echt een keerpunt", aldus Jim Elser, Bierman Professor of Ecology aan de University of Montana en mede-hoofdonderzoeker van het project. "Wereldwijd is fosforverlies door landbouw nu de belangrijkste oorzaak van de verslechtering van de waterkwaliteit in meren en rivieren. Toch zal het uitgebreide gebruik van meststoffosfor nog steeds essentieel zijn voor het bereiken van voedselzekerheid in de komende decennia. Het kwadrateren van die cirkel is het "wicked problem" dat STEPS zal proberen op te lossen. Dit is echt een opwindende ontwikkeling die het zwaartepunt van de wereldwijde fosforduurzaamheidsbeweging naar de Verenigde Staten zal verplaatsen, met het STEPS-team als koploper."
STEPS wordt een interdisciplinair centrum dat bijdragen uit de natuurwetenschappen, de levenswetenschappen, de sociale wetenschappen en de economische wetenschappen integreert.
Het hoofdkantoor van het centrum zal worden gehuisvest in het nieuwe Gebouw Plantwetenschappen, thuisbasis van de universiteit Initiatief Plantwetenschappen, op de Centennial Campus van NC State. Onderzoekers zullen putten uit een breed scala aan academische disciplines – variërend van landbouwkunde, biomoleculaire en chemische technologie, en materiaalkunde tot scheikunde, gewaswetenschappen, economie en sociologie – om materialen en technologieën te ontwikkelen die op menselijke schaal kunnen worden ingezet, terwijl rekening wordt gehouden met regionale en mondiale kwesties.
"Het NC State University Plant Sciences Building, de toekomstige thuisbasis van het NC Plant Sciences Initiative, is anders van ontwerp", aldus Richard Linton, decaan van NC State's College of Agriculture and Life Sciences. "Het is speciaal gebouwd om interdisciplinaire wetenschapsteams van verschillende faculteiten te ondersteunen, die werken aan projecten om grote uitdagingen aan te pakken. Ik kan me geen beter hoofdkantoor voor STEPS voorstellen. We kijken ernaar uit om samen landbouwoplossingen te ontwikkelen."
STEPS zal ook een meer dan 50 jaar durend veldexperiment met fosfor opnemen bij Tidewater Research Station in Plymouth, NC. In dit experiment zijn verschillende hoeveelheden fosfor op gewassen aangebracht om factoren als veerkracht bij fosfortekorten te bestuderen, evenals hoe fosfor dat al in de bodem aanwezig is (het zogenaamde legacy-fosfor) nog steeds kan bijdragen als voedingsstof voor planten.
STEPS zal ook bijdragen van disciplines zoals teamwetenschap en datawetenschap benutten, terwijl het een beroep doet op de expertise van industriële partners om het werk van het centrum te begeleiden. Deze partners omvatten belanghebbenden in de agro-industrie, gemeentelijke water- en afvalwaterbehandeling, landbouwvoorlichtingsdiensten en andere.
"Door alle perspectieven vanaf het begin en gedurende het hele onderzoeksproces samen te brengen, vergroten we de impact van de materialen en technologieën die we ontwikkelen voor adoptie", aldus Sozzani.
STEPS heeft ook een sterk inclusiviteitsdoel. STEPS zal de voortgang bevorderen naar een doel van meer dan 50%-deelname door leden van ondervertegenwoordigde minderheidsgroepen, waaronder meer dan 50% pre-baccalaureaatdeelname om de STEM-pijplijn verder te verbreden en te ontwikkelen. Om ervoor te zorgen dat dit doel wordt bereikt, zal STEPS bewezen theoretische benaderingen gebruiken om ervoor te zorgen dat al haar deelnemers, met name die uit groepen die ondervertegenwoordigd zijn in wetenschap en technologie - waaronder vrouwen, minderheden en mensen met een beperking - ervaringen hebben in STEPS die leiden tot hun behoud en carrièreontwikkeling.
"Deze sterke toewijding aan inclusiviteit en diversiteit is een bewijs van nuttige partnerschappen met organisaties en instellingen die ons in staat stellen om getalenteerde deelnemers te werven en tegelijkertijd nieuwe onderzoekssamenwerkingen te versterken", aldus Louis Martin-Vega, decaan van de College of Engineering aan NC State. "Diversiteit in gedachte, cultuur, ervaring en benadering van probleemoplossing is echt nodig om een maatschappelijk probleem aan te pakken dat geen enkele discipline of groep alleen kan oplossen."
"Het STEPS-team erkent de impact die diverse achtergronden hebben op het oplossen van belangrijke maatschappelijke problemen", aldus Sherine O. Obare, decaan van de Joint School of Nanoscience and Nanoengineering aan de North Carolina A&T State University en UNC Greensboro en een co-hoofdonderzoeker van het project. "Om oplossingen te leveren die mensen van alle achtergronden raken, moeten we het probleem aanpakken met verschillende perspectieven die bredere gemeenschappen ten goede komen. Ons doel is om de deelname te verbreden en een omgeving te creëren waarin we de denkkracht van individuen uit diverse groepen benutten om nieuwe kennis over duurzaamheid te ontdekken en transformatieve oplossingen te vinden."
STEPS zal het publiek op verschillende manieren betrekken door een nieuwe reeks cursussen voor permanente educatie en een certificaat voor permanente educatie aan te bieden.
Tot de STEPS-partnerinstellingen behoren onder meer de Arizona State University, de Appalachian State University, de Joint School of Nanoscience and Engineering van de North Carolina Agricultural and Technical State University en de University of North Carolina Greensboro, het Institute of Food and Agricultural Sciences van de University of Florida, Marquette University, RTI International en de University of Illinois.
Paul Westerhoff, hoogleraar milieutechniek aan de Arizona State University, zal fungeren als adjunct-directeur van het centrum.
NC State leidt momenteel een actief NSF Engineering Research Center genaamd ASSIST, dat zelfvoorzienende sensoren en apparaten voor gezondheidsmonitoring ontwikkelt. Het FREEDM Systems Center, een smart grid NSF ERC opgericht in 2008, heeft ook zijn hoofdkantoor in NC State.
(C) NCSU
Originele bron: WRAL TechWire