海洋光學(xué)科研贊助計劃鼓勵使用光譜學(xué)來支持研究,促進更安全,更清潔,更健康的世界。在這系列的第一部分中,我們介紹了最近的獲獎?wù)呒捌涔ぷ鳌?/em>
問:比科的工作進展如何,設(shè)備贈款有何幫助?
崎本 我們每天都在加快步伐!對于像Biko Biolabs這樣的年輕公司來說,研究和開發(fā)的步伐會因為大量的、最初往往無法獲得的資本采購(如光譜工具)而成倍加快。這筆贈款使我們的工作從大量耗時、老式的化驗和其他分析工具轉(zhuǎn)向近紅外反射光譜等技術(shù)所能提供的更快速、更有洞察力的測量。
問:2021 年 8 月,您獲得了美國國家科學(xué)基金會 (NSF) 小企業(yè)創(chuàng)新研究 (SBIR) 計劃的資助。在此過程中,您與我們的合作有何幫助?
崎本盡管SBIR計劃旨在為高技術(shù)風險公司和項目提供資金,但對新項目的可行性抱有強大的量化信心始終是至關(guān)重要的。Biko Biolabs不是從一所大學(xué)分離出來的,沒有十年的基金資助研究作為依托;我們從零開始建立了很多認識和支持證據(jù)。從您的設(shè)備資助中獲得的初始數(shù)據(jù)讓我們相信,我們擁有令人興奮的特別之處,同時也幫助我們制定了明確的優(yōu)先事項和目標,為申請 SBIR 資助打下了堅實的基礎(chǔ)。
問:你們的塑料廢物修復(fù)過程涉及電氧化。它是如何工作的?
崎本 電氧化技術(shù)部分源于可再生氫燃料中一個長期存在的問題。要通過電化學(xué)方法將水分離成氧氣和氫氣,需要四個電子才能產(chǎn)生一個氧分子。這很難廉價實現(xiàn),通常只能得到兩個電子,產(chǎn)生的是過氧化氫而不是氧氣。雖然這種過氧化氫在可再生能源應(yīng)用方面沒有那么有用,但它是一種很好的氧化劑,比氯漂白劑更安全,與鐵催化劑結(jié)合后,可以產(chǎn)生高活性物質(zhì),有效地將難以分解的聚合物鏈分解成微生物喜歡吃的有機酸。
這種電氧化方法借鑒了幾十年來利用水和電力生產(chǎn)氫燃料的經(jīng)驗。但關(guān)鍵在于如何在小范圍內(nèi)使電氧化工藝既廉價又安全,從而與塑料垃圾的分散、分散產(chǎn)生方式相匹配。我們從堆肥的運作方式中汲取了很多靈感。它可以在大規(guī)模、集中的規(guī)模上進行,但在城市、社區(qū)甚至個人家庭層面上也同樣有效。
問:是什么促使您創(chuàng)辦比科生物實驗室?
Sakimoto: 老實說,Biko Biolabs源于挫折感。我在夏威夷出生長大,那里和許多偏遠的小島社區(qū)一樣,并不總能獲得為美國本土的規(guī)模而設(shè)計的技術(shù)發(fā)展?;厥绽檬且粋€特別明顯的差距,只有1號和2號塑料可以回收利用,其余的都被填埋或焚燒。我想做的事情并不是以尋求最大市場和最高利潤率的投資者為動機,而是要建立所有人都能獲得的解決方案。人們對 “影響力 “的定義多種多樣,但對我來說,”影響力 “可以歸結(jié)為確保每個人都能從科學(xué)和工程學(xué)的恩惠中受益。
問:為什么處理塑料污染是一項如此艱巨的任務(wù)?
崎本環(huán)境塑料污染的關(guān)鍵在于從源頭上預(yù)防。但是,污染和老化是塑料垃圾綜合治理的一大障礙。每一粒食物、污垢和墨水都會增加回收利用新塑料的難度,而從環(huán)境清理中收集到的大型塑料已經(jīng)降解得太厲害了。將這些低價值材料運往集中處理設(shè)施、焚化爐和垃圾填埋場不僅成本高昂,而且存在太多的意外泄漏點。
在電氧化過程中,我們不是在制造新的塑料:我們是在將各種材料分解成微生物喜歡吃的有機酸。同時,我們還在利用更小的分布式系統(tǒng),在個人、家庭和社區(qū)層面對廢棄物進行補救。在一塊塑料從離開某人的手到進入環(huán)境的整個過程中,我們越早將其轉(zhuǎn)化為對生態(tài)無害的東西就越好。
問:您在工作中使用了我們的 NIRQuest+ 光譜儀。為什么使用 NIRQuest+?
Sakimoto: NIRQuest+吸引我們的部分原因是,在食品科學(xué)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測和生物加工領(lǐng)域,這種輕便靈活的近紅外系統(tǒng)正變得無處不在。它是一種被廣泛認可的工具集,每天都有新技術(shù)和新應(yīng)用發(fā)布。它確實是我們研發(fā)工作的主力軍–經(jīng)濟性和便攜性是我們公司成長階段的關(guān)鍵。
問:你們?nèi)绾问褂盟@取的數(shù)據(jù)?
崎本我們開發(fā)了許多反射光譜方法,結(jié)合偏最小二乘法回歸模型來測量和跟蹤廢塑料在電氧化系統(tǒng)中的氧化過程。有了適當?shù)臉藴屎徒徊骝炞C,我們就能使用 NIRQuest+ 測量氧化過程中的一些情況:氧化羧基與羥基官能團的形成、甲基平均濃度和聚合物鏈端濃度,以及一系列其他指標,以了解我們氧化這些塑料廢物的速度有多快,以及塑料廢物正在變成什么。
問:最近,世界各地的人們都聽到了很多關(guān)于影響環(huán)境的問題,包括微塑料污染的后果和氣候變化的影響。您認為公眾對環(huán)境的看法是否正在發(fā)生變化?
崎本 現(xiàn)在,我們正親身經(jīng)歷著氣候變化帶來的實實在在的不利影響,幾代人都深刻理解科學(xué)在預(yù)測、防備和堅持應(yīng)對環(huán)境和公共衛(wèi)生災(zāi)難方面的重要性,我當然認為公眾的情緒正圍繞著一個更加可持續(xù)、公正和公平的世界而凝聚。技術(shù)并不是一個無底洞,永遠能夠滿足我們最糟糕的本能。與此同時,我們也無法回到工業(yè)化前的田園烏托邦,回到現(xiàn)代弊病開始之前。科學(xué)是我們了解如何量入為出(生態(tài))的方式,而技術(shù)則是幫助我們充分利用科學(xué)的方式。
謝謝你,崎本醫(yī)生。