Proyek mengungkapkan manfaat berkomunikasi dengan industri saat melakukan penelitian

863-2 Videoconference with Supreme Master Ching Hai: SOS - Save the Planet, Multi-subtitles (Juli 2019).

Anonim

Ketika Shreya Dave adalah seorang mahasiswa doktoral MIT yang bekerja pada jenis filter baru untuk tanaman desalinasi, dia melakukan kunjungan ke pabrik desalinasi reverse-osmosis yang bekerja di Spanyol. Dia dengan cepat mendapat pelajaran penting bahwa dia sekarang mengatakan dia mungkin akan melewatkannya jika dia tinggal di lab.

Sementara banyak penelitiannya, dan banyak laboratorium lain, telah berfokus pada bagaimana membuat bahan filter yang dapat memiliki laju alir yang tinggi pada tekanan yang akan mereka hadapi ketika mulai digunakan, kunjungannya ke pabrik mengungkapkan bahwa permeabilitas ini hampir tidak ada. pernah menjadi sumber masalah operasional. Sebaliknya, masalah seperti penanganan filter selama penghapusan untuk pembersihan atau penggantian yang menyebabkan penundaan dan biaya tambahan, karena beberapa filter akan rusak jika tidak sengaja terjatuh atau salah penanganan.

Para peneliti telah mencoba memecahkan masalah yang salah, katanya. Dave, sekarang afiliasi riset di MIT dan CEO perusahaan rintisan yang bekerja pada sistem filter baru, mampu menyesuaikan kembali fokus penelitiannya dan mengembangkan sekumpulan aplikasi yang berpotensi lebih berguna untuk pekerjaannya. Tapi dia dan penasihat tesisnya, profesor MIT ilmu material dan teknik Jeffrey Grossman, berpikir proses yang mereka lalui mungkin mengadakan pelajaran penting bagi peneliti lain tentang pentingnya melakukan analisis ekonomi rinci dan melakukan percakapan mendalam dengan orang yang menggunakan teknologi yang penelitian difokuskan pada.

Dave, Grossman, dan rekan-rekan peneliti mereka, Brent Keller PhD '16 dan Karen Golmer, inovator di tempat tinggal di Pusat Deshpande MIT untuk Inovasi Teknologi, telah mempublikasikan suatu pengalaman mereka dalam proses ini, menggunakan karya mereka pada membran sebagai studi kasus, dalam jurnal Joule. Makalah itu, Grossman mengatakan, adalah "bukan tentang membran kita sendiri, " meskipun mereka membahas rincian perkembangannya, tetapi lebih merupakan "kisah kita tentang menjembatani kesenjangan antara penelitian dan bagaimana mengkomersilkannya." Grossman adalah Morton dan Claire Goulder dan Profesor Keluarga dalam Sistem Lingkungan.

Dave dan Grossman sedang bekerja pada pendekatan baru untuk desalinasi dengan menggunakan lembaran oksida graphene yang disiapkan secara khusus, yang mereka tunjukkan dapat meningkatkan laju aliran melalui filter dengan seratus kali lipat dibandingkan dengan membran polimer konvensional. Kedengarannya seperti sesuatu yang dapat berdampak besar pada efisiensi dan biaya proses mahal ini, yang merupakan sumber utama air minum di banyak bagian dunia yang kering.

Tetapi setelah melakukan 200 wawancara dengan orang-orang yang bekerja di berbagai bagian industri desalinasi - sebuah proses yang diperlukan sebagai bagian dari hibah National Science Foundation I-Corps untuk proyek tersebut - tim menemukan bahwa kenyataannya tidak sesederhana itu. Perkiraan biaya untuk bahan membran baru akan mewakili setidaknya peningkatan 50 persen dibandingkan dengan membran yang ada, ketika total biaya operasi pabrik diperhitungkan. Sementara itu, menggunakan materi baru hanya akan menghasilkan peningkatan 15 persen dalam output — sebuah temuan yang diterbitkan oleh Grossman sebelumnya dengan Dave dan mantan siswa lainnya, David Cohen-Tanugi, bekerja sama dengan Profesor John Lienhard dan mantan muridnya Ronan McGovern. Singkatnya, kemungkinan penghematan dari aplikasi itu tidak cukup untuk membenarkan perubahan besar dalam industri yang sangat menghindari risiko.

Karena proposal awal untuk menggunakan graphene sebagai filter desalinasi muncul pada tahun 2012, telah terjadi ledakan penelitian di daerah tersebut, dengan peningkatan 2.500 persen dalam makalah penelitian tentang subjek sampai 2016. Beberapa makalah ini, termasuk tim MIT, dieksplorasi penggunaan graphene oksida, yang dapat dibuat (di skala laboratorium) untuk sekitar $ 15 per meter persegi, tetapi banyak dari mereka malah berfokus pada graphene murni, yang dihasilkan oleh proses deposisi uap kimia (CVD), yang saat ini akan menelan biaya Diperkirakan $ 80.000 per meter persegi. Karena filter saat ini berharga sekitar $ 10 per meter persegi, penelitian graphene CVD tampaknya secara ekonomis tidak praktis untuk penggunaan komersial untuk desalinasi. Namun banyak dari makalah tersebut mengutip "skalabilitas" dari temuan mereka, tanpa termasuk analisis rinci dari biaya aktual, Dave dan Grossman ditemukan.

Kombinasi dari apa yang dikenal sebagai analisis tekno-ekonomi, bersama dengan wawancara ekstensif, memimpin tim MIT ke seluruh area aplikasi yang berbeda. Mereka menemukan bahwa serangkaian proses skala industri yang berbeda, untuk pemrosesan pemisahan kimia dan minyak bumi, sebenarnya bisa mendapatkan manfaat lebih banyak dari penggunaan filter oksida graphene mereka daripada industri desalinasi.

Proses pemisahan kimia, misalnya penyulingan dan penguapan, mencapai 12 persen dari total penggunaan energi di AS, mereka pelajari. Tetapi menggunakan filter bukan proses tradisional, tim menemukan, bisa menghilangkan 90 persen dari penggunaan energi itu. Dan karena kontak pelanggan mereka dan penilaian ekonomi, mereka berpikir bahwa filter oksida graphene mereka bisa berdampak besar. Mereka sekarang telah membentuk sebuah perusahaan bernama Via Separations, di mana Dave adalah CEO dan Grossman adalah chief scientific officer, untuk mengomersialkan bahan untuk digunakan dalam proses kimia ini. Keller adalah CTO perusahaan, dan Golmer adalah kepala pengembangan bisnisnya. Perusahaan baru-baru ini memenangkan pendanaan dari MIT's The Engine, yang didirikan untuk membantu membawa teknologi transformatif dari lab ke pasar.

Salah satu pelajaran penting yang dipelajari dari proses panjang yang mereka lalui, kata Dave, adalah pentingnya mencari di luar potongan spesifik dari teka-teki yang mereka fokuskan dalam penelitian laboratorium mereka. "Dalam industri, mereka tidak peduli tentang komponen individu. Mereka melihat seluruh sistem, " katanya.

Dengan "keluar dari parit, Anda benar-benar menemukan di mana tantangan mereka, " kata Grossman. "Anda belajar banyak dari pengalaman itu yang tidak ada dalam literatur, dan itu penting untuk memungkinkan kita beralih dari simulasi komputer ke peluncuran komersial dalam lima tahun."

Itu adalah kasus, misalnya, dengan penelitian tentang bahan membran untuk desalinasi. Kemudian kunjungan Dave ke pabrik mengungkapkan bahwa kekhawatiran besar adalah kerentanan mereka untuk hancur jika jatuh saat proses pemasangan atau penggantian. "Tidak ada yang menerbitkan makalah tentang menjatuhkan (filter) sebagai masalah, " kata Dave.

Melakukan 100 wawancara (jumlah yang diperlukan oleh I-Corps) mungkin terdengar seperti beban yang memakan waktu, tetapi Dave mengatakan itu sebenarnya sangat mudah dikelola. Bahkan 200 wawancara yang dia lakukan, katanya, secara kumulatif menambahkan hingga sekitar tujuh minggu, dari tujuh tahun yang dihabiskannya untuk bekerja dalam penelitian ini sebagai bagian dari penelitian doktor dan postdoc-nya. "Itu adalah bagian yang sangat berharga dari pekerjaan PhD saya, " katanya.

Inti dari merinci pengalaman mereka, Grossman mengatakan, bukan tentang mempromosikan teknologi membran mereka. "Kami tidak mengembangkan alat-alat" untuk analisis tekno-ekonomi, "atau gagasan berbicara kepada orang-orang di industri. Apa yang kami lakukan adalah kami berbagi cerita kami sendiri, dengan harapan itu memiliki nilai bagi para peneliti akademis lainnya."

menu
menu