Conozca a los ganadores de los premios 2022 ACS Sustainable Chemistry & Engineering Lectureship Awards – ACS Axial

Los editores de ACS Química e Ingeniería Sostenible y el Instituto de Química Verde ACS se enorgullecen de celebrar a los ganadores del 2022 ACS Química Sostenible Premios de cátedra:

  • Timothy Noël, Instituto Van’t Hoff de Ciencias Moleculares, Universidad de Ámsterdam, Países Bajos
  • Shu-Yuan Pan, Universidad Nacional de Taiwán
  • Corinne Scown, Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, Universidad de California, Berkeley, EE. UU.

Estos premios anuales reconocen las contribuciones de investigación de los científicos que trabajan en química verde, ingeniería verde y sostenibilidad en la empresa química, que han completado su formación académica en los últimos 10 años. Los ganadores del premio de cátedra se seleccionan para tres regiones: América, Europa/Oriente Medio/África y Asia/Pacífico.

Siga leyendo para obtener más información sobre cada uno de los tres ganadores.

Timothy Noël

Profesor Timothy Noël del Instituto Van’t Hoff de Ciencias Moleculares de la Universidad de Amsterdam, Países Bajos, fue «honrado por sus contribuciones a la química de flujo continuo, construyendo herramientas que unen la química y la ingeniería química», escribió ACS Química e Ingeniería Sostenible Editor en jefe David T. Allen en su Editorial anunciando los ganadores de los premios de este año.

Le pedimos al profesor Noël que nos contara más sobre él. Esto es lo que dijo:

¿De qué manera su investigación es específicamente importante para su región del mundo en comparación con una escala global?

Creo que nuestra investigación puede ser de valor agregado tanto para la academia como para la industria en todo el mundo. Está claro que los principios de fabricación continua se implementarán cada vez más en la producción de productos farmacéuticos y agroquímicos, ya que permite procesos más eficientes. Nuestro objetivo es ayudar y hacer posible esta transición.

¿Qué le gustaría que los representantes del gobierno o de la industria entendieran sobre su investigación?

La fusión de la química orgánica sintética y la ingeniería química nos permite ampliar los límites de lo que es posible en síntesis. Además, el uso de la química de flujo permite una transición más fácil entre el descubrimiento académico de nuevos métodos sintéticos y su posterior uso en la producción industrial de productos químicos.

Cuéntenos sobre una colaboración de investigación que haya emprendido su grupo.

Estamos orgullosos del hecho de que gran parte de la investigación se realiza en colaboración directa con personas de la industria. Tales colaboraciones nos permiten resolver algunos problemas de la vida real y las soluciones pueden impactar directamente a la sociedad.

¿Qué tipo de trabajo podemos esperar ver de usted en el futuro?

Seguimos trabajando en métodos sintéticos que explotan fotones y electrones para impulsar reacciones. El objetivo es explorar nuevos terrenos químicos utilizando reactivos que son difíciles de usar en matraces de fondo redondo convencionales. Como ejemplo, piense en los reactivos gaseosos que a menudo se evitan debido a los problemas asociados con su manejo en lotes. Además, siempre tratamos de desarrollar nuevas tecnologías de reactores que puedan aumentar la eficiencia de reacción de esas transformaciones y permitir su escalamiento.

Shu Yuan Pan

Shu Yuan Pan

Profesor Shu-Yuan Pan de la Universidad Nacional de Taiwán, Taipei, Taiwán, fue “honrado por sus contribuciones al desarrollo de tecnologías circulares innovadoras para la valorización de desechos como productos bioquímicos, materiales verdes y agua recuperada”, escribió el profesor Allen.

Le pedimos al profesor Pan que nos contara más sobre él. Esto es lo que dijo:

¿De qué manera su investigación es específicamente importante para su región del mundo en comparación con una escala global?

Nuestra investigación de Green Technology Lab (GTLab) brinda una solución completa a las industrias globales y los sectores agrícolas con grandes cantidades de aguas residuales y/o desechos sólidos. Nuestras tecnologías desarrolladas tienen como objetivo abordar desafíos de gran alcance, desde la producción industrial y agrícola más limpia hasta el desarrollo comunitario sostenible.

Por ejemplo, diseñamos «separación en cascada» al integrar varios mecanismos de separación, como extracción química, adsorción (intercambio iónico), migración electrocinética, reacción electroquímica y cristalización. Esta tecnología se puede implementar para tratar las aguas residuales orgánicas que se originan en las industrias porcinas locales, lo que garantiza una cuenca hidrográfica segura y limpia al tiempo que se logra una bioeconomía circular. Además, desarrollamos un proceso de mineralización de alta eficiencia utilizando CO industrial2 para convertir los desechos alcalinos en materiales de construcción ecológicos. Encontramos que una cantidad sustancial de CO2 podría ser directamente reparado e indirectamente evitado por los procesos de mineralización. Esto tendría un gran impacto en el CO global2 desafíos y prácticas actuales de gestión de residuos sólidos, especialmente en EE. UU., China, India y Corea.

¿Qué le gustaría que los representantes del gobierno o de la industria entendieran sobre su investigación?

Nuestra investigación proporciona un impacto innovador en el camino para acelerar la realización de una economía circular en varios sectores. Nuestras tecnologías desarrolladas pueden reducir los impactos antropogénicos en los ecosistemas al tiempo que evitan la explotación extensiva de los recursos.

Una de nuestras investigaciones actuales se centra en el desarrollo de procesos energéticamente eficientes para extraer recursos valiosos, incluidas sustancias húmicas, ácidos orgánicos, nutrientes y productos químicos, de varios tipos de desechos en la agricultura, la industria y la comunidad doméstica. Diseñamos los procesos en función de las características de los compuestos objetivo desde la perspectiva de la termodinámica y evaluamos el rendimiento de los procesos desde la validación a escala de laboratorio hasta una demostración a gran escala. Por ejemplo, sintetizamos materiales conductores orientados a compuestos para maximizar la eficiencia de separación y la pureza de los productos (por ejemplo, ácidos orgánicos y nutrientes), lo que tiene una gran competencia para el producto de mercado existente. Nuestra demostración podría proporcionar suficiente información a los formuladores de políticas para identificar las mejores tecnologías circulares disponibles.

Cuéntenos sobre una colaboración de investigación que haya emprendido su grupo.

Nuestro grupo tiene una estrecha colaboración a largo plazo con el Laboratorio Nacional de Argonne, el Laboratorio Nacional de Idaho, la Universidad Estatal de Ohio, la Universidad de Delaware y la Universidad de Seúl. El Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán y la Universidad Nacional de Taiwán han apoyado continuamente nuestra investigación a través del Proyecto Einstein y el Proyecto SPROUT de Educación Superior, respectivamente. Nuestro equipo ha establecido recientemente programas colaborativos de I+D con la Universidad de Tsukuba y varias industrias locales en Taiwán para explorar e implementar los principios de la bioeconomía circular.

¿Qué tipo de trabajo podemos esperar ver de usted en el futuro?

Seguimos dedicándonos a desarrollar e implementar tecnologías verdes circulares para la valorización de residuos desde la perspectiva de los principios de la química verde. Diseñamos los procesos aptos para el propósito y energéticamente eficientes para recuperar recursos de valor agregado, producir agua limpia e incluso producir bioenergía a partir de desechos con costos asequibles.

En particular, diseñamos varios procesos y materiales funcionales avanzados para recuperar con precisión compuestos valiosos de una matriz de residuos compleja. Esto podría brindar oportunidades para establecer una nueva industria, las llamadas industrias circulares, para lograr el objetivo de consumo y producción responsables al mismo tiempo que se contribuye al objetivo de emisiones netas cero.

Corinne Scown

Corinne Scown

Dra. Corinne Scown del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad de California, Berkeley, EE. UU., fue “honrada por sus contribuciones que integran el desarrollo de tecnologías emergentes con un análisis tecnoeconómico riguroso y una evaluación del ciclo de vida”, escribió el profesor Allen.

Le pedimos a la Dra. Scown que nos contara más sobre ella. Esto es lo que ella dijo:

¿De qué manera su investigación es específicamente importante para su región del mundo en comparación con una escala global?

Gran parte del trabajo de mi grupo se centra en los Estados Unidos, pero me gusta pensar que la mayoría de nuestros hallazgos trascienden las fronteras nacionales. Los análisis del costo, los gases de efecto invernadero y los impactos en el agua de una instalación de bioenergía individual se pueden traducir fácilmente a otros países con algunos ajustes básicos a los parámetros básicos, como los costos de los insumos y las combinaciones de redes regionales. Sin embargo, para la investigación centrada en la implementación a escala mundial de una determinada estrategia de descarbonización, el factor limitante es la disponibilidad de datos. Tengo la esperanza de que la tendencia hacia hacer que el código de investigación sea de código abierto y compartir conjuntos de datos subyacentes hará que esto sea un problema menor en el futuro.

¿Qué le gustaría que los representantes del gobierno o de la industria entendieran sobre su investigación?

Tengo la suerte de interactuar con gente del gobierno (federal y Estado de California) y la industria de manera regular, por lo que no es raro que tenga la oportunidad de compartir directamente mi investigación con ellos. Una conclusión de mi trabajo que vale la pena enfatizar es que es importante considerar múltiples impactos económicos y ambientales juntos antes de tomar una decisión.

Hicimos un trabajo sobre la gestión de residuos orgánicos hace unos años, donde comparamos alternativas que van desde el vertido hasta el compostaje y la digestión anaeróbica. Desde el punto de vista climático, estaba claro que los vertederos eran, con mucho, la opción que más carbono generaba y el compostaje era probablemente la forma más económica de evitar esas emisiones. Sin embargo, quedamos completamente sorprendidos cuando vimos las estimaciones de las emisiones de amoníaco del compostaje de desechos de alimentos ricos en nitrógeno y las posibles consecuencias para la calidad del aire y la salud humana.

En ese caso particular, todavía hay mucha incertidumbre en torno a cómo el amoníaco puede reaccionar con otras especies en la atmósfera para formar partículas finas dañinas, pero fue un claro recordatorio de cómo podemos desarrollar puntos ciegos cuando solo nos enfocamos en un solo métrico, como las emisiones de gases de efecto invernadero.

Cuéntenos sobre una colaboración de investigación que haya emprendido su grupo.

Una de las colaboraciones más interdisciplinarias y divertidas ha sido un proyecto reciente con biólogos sintéticos, dirigido por Jay Keasling, y los científicos de materiales incluyen a Brett Helms y Kristin Persson. Hemos estado trabajando juntos en polidicetoenaminas (PDK), que son polímeros que se pueden despolimerizar en condiciones moderadas para recuperar monómeros de calidad virgen y separar rellenos, tintes y otros aditivos que, de otro modo, degradarían la calidad con cada reciclaje.

La tarea de mi grupo era tomar la química que se realizaba en el laboratorio y, de hecho, diseñar y simular cómo estos PDK se sintetizarían y reciclarían en una instalación industrial hipotética. Rápidamente identificamos algunos insumos clave que impulsaban los costos y las emisiones de gases de efecto invernadero asociados con la producción del PDK virgen.

Increíblemente, en unos pocos meses, Brett y su equipo pudieron tomar esa retroalimentación y desarrollar un proceso alternativo que eliminó por completo al mayor contribuyente. Los costos y la huella de gases de efecto invernadero se redujeron en más de la mitad. Es muy gratificante ver ese tipo de impacto y estoy emocionado de ver a dónde va ese proyecto en el futuro.

¿Qué tipo de trabajo podemos esperar ver de usted en el futuro?

Estoy particularmente entusiasmado con el potencial de la bioeconomía para desempeñar un papel en la eliminación de carbono de la atmósfera. Hay mucho que aún no sabemos sobre las mejores formas de hacerlo, desde una perspectiva de sistemas, porque algunas de las estrategias son muy incipientes.

El análisis tecnoeconómico y la evaluación del ciclo de vida, cuando se combinan con la ciencia y el desarrollo de tecnología en etapa inicial, tienen mucho que ofrecer porque podemos diseñar sistemas que serían impactantes y rentables y trabajar hacia atrás para identificar dónde quedan las brechas tecnológicas o científicas. Siempre habrá frutos maduros; captura de CO2-las corrientes gaseosas ricas de las biorrefinerías y secuestrarlas bajo tierra parece uno de los lugares más obvios para comenzar y hemos realizado un trabajo preliminar al respecto. También es interesante secuestrar carbono en productos de larga duración como materiales de construcción. En el futuro, podemos abordar estrategias más complejas y novedosas relacionadas con el sector agrícola (por ejemplo, alterar los exudados de las raíces de las plantas para secuestrar más carbono en el suelo) y descubrir cómo se vería a escala y cuánto es probable. al costo por tonelada de CO2 mitigado

Todavía queda mucho por resolver en términos de las implicaciones prácticas de hacer algo así a escala, así como la medición y verificación necesarias para garantizar que tenga el efecto deseado. Mi equipo está trabajando en un gran informe colaborativo que aborda el desafío de una bioeconomía de carbono negativo neto para los Estados Unidos. Dicho esto, me encantaría comenzar a construir modelos que simulen cómo podríamos hacer esto a escala global de manera equitativa y justa.



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