认识在五大湖水资源改造中发挥关键作用的芝加哥大学工程师

变废为宝

Chen与PI Alaina Harkness（AM’06）一起领导ReNEW项目，后者是非营利组织Current的执行董事，该公司获得了NSF奖。“对于五大湖和中西部气候领导层来说，这确实是一个大胆创新计划的时刻，”哈克尼斯说。

该小组在设计“变废为宝”的计划时采取了协作方式。

Great Lakes ReNEW旨在“回收”水。这将需要剥离危险的“永久化学品”，例如全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS），这是一组用于制造许多消费品的合成化学品。

这项任务还将包括将过滤掉的废金属转化为新型电池，帮助国家转向清洁能源。

这需要从供水中去除磷酸盐和硝酸盐等农业径流，将它们用于生产性用途，为新一轮作物施肥。减少碳排放、保护公众健康和振兴当地社区都是这一过程的一部分。

“为了回收或再利用淡水，我们需要去除除H2O和优质矿物质等良性成分以外的其他所有成分，”陈说。“但处理水本身是能源密集型的。在美国，我们将 3% 的电力用于废水处理。这是相当多的。

减少这 3% 不仅意味着节省资金，还意味着消除发电时产生的碳排放。

“这项工作都与我们到2050年实现净零排放的国家和全球目标有关，”陈说。“除了现在解决淡水挑战外，气候变化脱碳还与我们的最终目标息息相关。”

最初的服务区域将是伊利诺伊州、威斯康星州和俄亥俄州，芝加哥、密尔沃基和克利夫兰将作为“锚定城市”，但在合作协议的10年内，它将扩展到包括密歇根州、印第安纳州和明尼苏达州。

“五大湖是我们整个国家健康、财富和安全的重要自然资源，”伊利诺伊州州长 JB Pritzker 说。“这就是为什么我很高兴 Current 被选中获得这一联邦奖项，这将有助于改变我们的五大湖地区。多亏了这样的投资、我们的顶级员工队伍和我们的工业资源，我们正在引领清洁水和能源革命。

除了水之外的一切

从水中剥离所有东西，但水是一项艰巨的任务。这不仅需要扩展和利用现有技术，还需要在该地区的大学、研究实验室和私营部门公司中扩大新技术的开发。

这种跨学科的方法已经利用了芝加哥大学普利兹克分子工程学院的专业知识，Chen对更多的机会充满热情。

“我们希望在三个主要的研发方向上工作，”陈解释说。“一个是在材料平台上，这将使我们能够有选择地分离这些不同的组件。第二个方向是探索新的加工技术，例如生物工艺，以实现精确分离的相同目标。

“最后，在此过程中，我们必须能够监控这些不同的组件，以确保我们的流程正常工作。这就是实时传感器网络的用武之地。

除了他自己在实时传感器网络上的工作外，Chen已经找到了愿意合作的人。

“在我们的可持续发展先进材料主题中，普利兹克分子工程学院有许多教职员工，他们的工作可以为这项工作做出贡献，包括刘崇教授、斯图尔特·罗恩教授、马特·蒂雷尔教授和其他专注于选择性分离的材料，”陈说。“当然，我和Supratik Guha等同事可以为检测方面做出贡献。

“芝加哥普利兹克大学分子工程学院是大思想和积极影响的发源地，我们的一位教授是五大湖地区及其他地区这一变革性步骤背后的力量，这是完全合适的，”PME院长Nadya Mason说。“陈俊红的科学愿景和Current将要完成的工作将使水更清洁，产生更多的自然资源，为所有人创造就业机会和更可持续的未来。这一非凡的努力凸显了PME成立的跨学科理想：共同努力取得成果。

Chen正在努力在更广泛的芝加哥大学社区扩大这种伙伴关系，并引用了与PME副教授Andrew Ferguson在机器学习方面的合作机会，芝加哥大学化学系的Steven Sibener教授在水材料表征方面的合作机会，PME关于包容性循环蓝色经济劳动力发展的教育推广计划以及Polsky创业与创新中心在水技术转化方面的合作机会。

陈列举了他自己的职位——一所私立大学和一家国家实验室的联合任命——作为回收五大湖和应对其他重大挑战所需的伙伴关系类型的模板。

“普利兹克分子工程学院独特的组织结构意味着我们通过多个科学和工程学科的视角来看待挑战，”陈说。“这创造了一种广泛的以解决方案为导向的思维方式。结合我们与阿贡国家实验室的密切合作，我们共同能够对清洁水这一关键挑战产生巨大影响，这将使该地区、国家受益，并最终造福世界。

NSF在10年内提供的1.6亿美元将得到伊利诺伊州200万美元的初始投资的支持。

——改编自普利兹克分子工程学院首次发表的一篇文章。