АВТОР: Аманда А. Тейлор-Учоа

Новости —

ДОЛИНА РИО-ГРАНДЕ, ТЕХАС / НОВЫЙ ОРЛЕАН, ЛУИЗИАНА – АВГУСТ. 21, 2024 – Знаете ли вы, что стеклянная бутылка вашего любимого напитка однажды может помочь сохранить береговую линию или потенциально вырастить урожай?

В Техасском университете в долине Рио-Гранде исследователи превращают повседневные стеклянные отходы в возможное инновационное решение проблемы береговой эрозии и для использования в устойчивом сельском хозяйстве. Проекты не только превратят переработанное стекло в щит против сил природы, но и оценят его потенциал как нового сельскохозяйственного материала, доказывая, что следующая жизнь вашей стеклянной бутылки может оказаться самой впечатляющей.

Эти две отдельные инициативы направлены на борьбу с береговой эрозией, особенно на острове Южный Падре (SPI), путем использования переработанного стеклянного песка в качестве устойчивой альтернативы для питания пляжей и усилий по восстановлению дюн, а также путем исследования использования переработанного стекла в сельском хозяйстве для помощи в продовольственное неравенство из-за производства сельскохозяйственных культур.

ОБНОВЛЕНИЕ ПОБЕРЕЖЬЯ С ПОМОЩЬЮ ПЕРЕРАБОТАННОГО СТЕКЛА

Инициатива, возглавляемая доктором Джули Ванегас, доцентом научного колледжа UTRGV и директором лаборатории Nanoworld Vanegas, и в сотрудничестве с ReCoast и Университетом Тулейна в Новом Орлеане, исследует основные характеристики переработанного стекла, оценивая его жизнеспособность для экологического восстановления.

Сотрудничество восходит к фундаментальным исследованиям в Университете Тулейна, где Ванегас внесла значительный вклад во время ее постдокторской работы.

Доктор Джули Альберт, доцент Тулейна и главный исследователь премии NSF Convergence Accelerator Track E Award за переработку стекла для восстановления побережья, сказала, что фундамент, заложенный на начальных этапах проекта в Тулейне, сыграл важную роль.

«Ранняя работа профессора Ванегаса по составу и угловатости стеклянного песка имела решающее значение, и было естественно продолжать ее участие, когда мы переходили ко второй фазе нашего исследования», — сказал Альберт.

Она считает, что бесшовная интеграция исследований может иметь более широкое воздействие на окружающую среду в будущем.

«Наше сотрудничество не только продвинуло наше понимание материаловедения, но и позволило нам решать важнейшие экологические проблемы посредством инновационного использования переработанных материалов», — сказала она.

Комплексные исследования лаборатории с использованием передовых элементных анализов, таких как рентгеновская флуоресценция (XRF), рентгеновская дифракция (XRD), сканирующая электронная микроскопия (SEM) и термогравиметрия (TGA), имеют решающее значение для обеспечения безопасности и эффективности переработанных материалов. стеклянный песок в экологических целях.

«Мы тщательно анализируем стекло, чтобы определить его пригодность для переработки», — сказал Ванегас. «Например, хотя старое стекло с такими загрязнителями, как свинец, непригодно, новое, более чистое стекло может иметь решающее значение для восстановления прибрежных районов и даже в передовых нанонаучных проектах».

Переработанный стеклянный песок помогает бороться с эрозией, обеспечивая устойчивый барьер против штормовых нагонов и повышения уровня моря, а также улучшает прибрежные экосистемы, способствуя их сохранению и устойчивости.

Саманта Тамайо, которая недавно окончила UTRGV со степенью бакалавра наук в области биологии и работает научным сотрудником в лаборатории Nanoworld Vanegas, сказала, что работа с переработанным стеклом позволила ей осознать огромное влияние социально-экологических проблем, которые стеклянные отходы оказывают на глобальном уровне. такие как закисление океана, деградация земель и угроза исчезновения видов.

«Восстановление побережий США с помощью переработанного стеклянного песка — это хороший подход к уменьшению воздействия, которое оказывают эти стеклянные отходы, а также к решению проблемы эрозии и деградации дюн на наших пляжах, которые служат защитой от приливов и штормовых нагонов», — сказал Тамайо. .

«Поскольку мы находимся на этапе исследования этого проекта, связанного с SPI, я надеюсь, что в ближайшем будущем я смогу увидеть наш местный пляж в процессе восстановления; это будет способствовать повышению важности переработки отходов, а также позволит представить огромные изменения, которые мы можем внести в наше сообщество, и побудит студентов принять участие в исследованиях такого типа».

СМЕШИВАНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ И ТРАДИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Доктор Дэвид Хикс, профессор Школы наук о Земле, окружающей среде и морской среде UTRGV (SEEMS), подчеркивает глобальную значимость этой работы.

«Эрозия является серьезной проблемой, особенно с учетом продолжающихся угроз повышения уровня моря и последствий изменения климата», — сказал Хикс. «Инновационно используя стекло, по сути являющееся формой песка, мы применяем упреждающий подход к смягчению эрозии на острове Саут-Падре и, возможно, в других уязвимых прибрежных районах по всему миру».

Хотя использование переработанного стеклянного песка еще не было опробовано на острове Саут-Падре, испытания продолжаются, чтобы определить осуществимость подобных проектов в будущем. Стеклянный песок не предназначен для замены природного песка, но может помочь его укрепить.

«В обозримом будущем переработанный стеклянный песок, скорее всего, будет сосуществовать с традиционными методами», — сказал Альберт. «Его недостаточно, чтобы заменить все традиционные материалы. Однако при стратегическом развертывании немного песка может сыграть важную роль в защите и восстановлении окружающей среды».

Воздействие использования стеклянного песка также проверяется на морскую жизнь в случае, если переработанное стекло будет использоваться на берегах острова Южный Падре для борьбы с эрозией и восстановления побережья.

«Итак, нам пришлось воспроизвести пляжную среду, создав волновой резервуар», — сказал Хикс. «Мы поместили стеклянный песок в этот волновой резервуар и представили некоторых представителей сообщества «зоны волн», таких как моллюски для серфинга. Мы обнаружили, что моллюски-прибоцы выбирали зернышки стеклянного песка определенного размера, чтобы зарываться в них, а не задерживаться выше на пляже».

«Зона перекоса» — это участок пляжа, где волны поднимаются и возвращаются к берегу, что имеет решающее значение для различных морских организмов, которые адаптировались к уникальным условиям чередования влажных и засушливых циклов.

Хикс сказал, что, хотя стеклянный песок может иметь некоторые первоначальные отличия (например, более острые края), он вряд ли нанесет вред более крупным организмам, но может иметь неизвестные последствия для более мелких микроорганизмов.

Предварительные эксперименты показали высокую выживаемость изучаемых ими организмов.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ИННОВАЦИИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Помимо охраны прибрежных зон, часть проекта UTRGV также исследует использование переработанного стекла в сельском хозяйстве, при этом исследователи изучают возможность использования стеклянного песка в качестве заменителя почвы при выращивании таких культур, как кинза, сладкий перец и халапеньо. Этот новый подход не только решает проблему глобального сокращения пахотных земель, но и повышает устойчивость сельскохозяйственной практики.

Будучи ученым-наноматериалистом, обладавшим знаниями в области использования переработанного стекла для борьбы с береговой эрозией, Ванегас работал в паре с доктором Терезой Патрисией Фериа Арройо, профессором UTRGV в Школе интегрированной биологии и химической науки и экологом, который исследует продовольственную безопасность и устойчивость.

Было проведено пилотное исследование, показавшее, что растения кинзы, болгарского перца и халапеньо можно успешно выращивать, используя переработанное стекло из измельченных бутылок в качестве частичного заменителя почвы. Этот инновационный подход не только ускоряет рост растений, но и уменьшает нежелательный рост грибков.

«Наука должна приносить пользу людям, и это исследование дает нам прямые результаты, которые могут повлиять на продовольственную безопасность», — сказал Арройо. «Если мы сможем решить проблемы продовольственной безопасности на местном уровне – проблемы глобального значения – то то, чего мы достигаем здесь, может быть воспроизведено в других странах». во многих других местах».

Ванегас и ее команда внимательно следят за воздействием стеклянного песка на тестовые культуры, которые в настоящее время выращиваются в ведрах.

«Наши урожаи процветают, демонстрируя, что переработанное стекло может эффективно поддерживать рост растений, потенциально даже более эффективно, чем традиционная почва», — сказал Ванегас.

Ванегас заявил, что этот успех подчеркивает потенциал переработанного стекла, способный произвести революцию в методологии ведения сельского хозяйства, особенно в регионах, страдающих от истощения или загрязнения почв.

Аспирантка-химик, которая работает с Ванегасом в лаборатории Nanoworld Ванегаса, Андреа Кесада, представила результаты на собрании Американского химического общества (ACS) осенью 2024 года в Денвере, 18-22 августа. Кесада сказала, что ее больше всего интересует возможность интеграции стеклянных почв в методы ведения сельского хозяйства в долине Рио-Гранде и за ее пределами.

По ее словам, это исследование может привести к созданию устойчивых методов ведения сельского хозяйства, которые будут способствовать как продовольственной безопасности, так и сохранению окружающей среды.

«Я считаю, что преобразование материала, пригодного для циклической переработки, такого как стекло, в материал с теми же характеристиками, что и песок, будет иметь огромное значение в ближайшие годы», — сказал Кесада. «Песок играет решающую роль в промышленном развитии человечества, но это истощаются быстрыми темпами. Это исследование может послужить прочной основой для будущих проектов, продвигающих устойчивые методы, направленные на изменение климата и сокращение отходов на свалках».

Хотя инициатива еще не была оценена на местных фермах, исследовательская группа продолжает проводить обширные оценки производительности, безопасности и воздействия на окружающую среду использования переработанного стекла в качестве среды выращивания. Их исследования включают оценку содержания питательных веществ, темпов роста и общего состояния растений, а также предоставляют важные данные, которые могут повлиять на будущие методы ведения сельского хозяйства во всем мире.

ПРИВЛЕЧЕНИЕ СООБЩЕСТВА

Но проект по переработке стекла – это не только экологические исследования; речь идет также об интеграции сообщества и образовательной деятельности. Ванегас сказал, что UTRGV планирует в будущем построить завод по переработке отходов, который послужит центром взаимодействия с общественностью и образовательных инициатив, способствуя устойчивому развитию в долине Рио-Гранде.

«Более широкое видение состоит в том, чтобы запустить здесь, в UTRGV, важную инициативу, которая не только поддерживает переработку отходов и устойчивое развитие, но также включает обширные образовательные программы для наших студентов и общества», — сказала она.

Это включает в себя планы подать заявку на грант в размере 1 миллиона долларов для запуска завода по переработке отходов, что создаст прецедент для будущих инициатив «голубой экономики» – устойчивого использования ресурсов океана для экономического роста – в регионе.

Охват проекта выходит за рамки местных границ: такие организации, как ACS, выражают интерес к инициативе пилотного исследования по использованию переработанного стекла в сельском хозяйстве и демонстрируют результаты исследования на ежегодном собрании ACS осенью 2024 года.

«Они разослали пресс-релиз о наших достижениях в области сельского хозяйства с использованием переработанного стекла, что могло бы еще больше продемонстрировать наши инновационные подходы», — сказал Ванегас.

УСТОЙЧИВОЕ БУДУЩЕЕ ВЗГЛЯДА

Поскольку UTRGV продолжает сотрудничать и расширять свои исследования стеклянного песка, потенциал его глобального воздействия растет. Текущие разработки в рамках проекта открывают путь к возможным новым методам сохранения окружающей среды и производства продуктов питания, потенциально устанавливая новые стандарты устойчивого развития во всем мире.

Благодаря совместным усилиям Ванегаса, Хикса, Арройо и их исследовательских групп, а также партнерству с Университетом Тулейна, исследования продолжают помогать превращать экологические проблемы в возможности для инноваций и устойчивого развития.

«Речь идет не только о переработке стекла; речь идет о создании проекта, который принесет пользу всему сообществу», — сказал Ванегас. «Мы хотим построить здесь, в UTRGV, что-то большое – что-то, что не только решит экологические проблемы, но также вовлечет и расширит возможности наших студентов и более широкое сообщество».

ОБ УТРГВ

Техасский университет долины Рио-Гранде (UTRGV) был создан Законодательным собранием Техаса в 2013 году как первый крупный государственный университет 21 века в Техасе. Эта преобразующая инициатива дала возможность расширить образовательные возможности в долине Рио-Гранде, включая новую медицинскую школу, а также дала возможность жителям региона воспользоваться услугами Постоянного…