미국 인애나주 소재 퍼듀 대학교(Purdue University)는 국립과학재단 지역 혁신 엔진(National Science Foundation Regional Innovation Engine)인 오대호 물혁신 엔진(Great Lakes Water Innovation Engine 또는 ReNew)에 참여한다. 이 프로젝트에서 퍼듀대는 오대호를 정화하기 위한 신기술 발견, 개발 및 배포하는 동시에 물 집약적 기업과 새로운 일자리를 중서부 지역에서 창출할 것이다.

구체적으로 퍼듀대는 이른바 '영원한 화학 물질'이라고 불리는 독성 물질(PFAS)을 제거하는 전략을 정의하고 발전시키는 동시에 폐수에서 가치 있고 재이용 가능한 광물을 추출하는 데 기여할 것이다. ReNew 리더십 팀의 일원인 린다 리(Linda Lee) 퍼듀대 환경생태공학과 교수는 사람과 환경에 유해한 영원한 화학 물질과 기타 오염 물질을 제거하기 위한 재료와 공정인 '개선된 선택적 분리 기술'을 개발하고 상용화하기 위한 작업을 공동으로 이끌 것이다.

리 교수는 “이는 사용에 기반한 연구다. 상용화 가능한 기술로 전환될 수 있는 저비용의 솔루션을 설계하기 위해 관련 기업과 협력하고 있다"며, "이를 위해 업계 및 기타 구성원과 함께 아이디어를 혁신하고 이를 사용할 수 있도록 규모를 확장해야"한다고 말했다.

퍼듀대는 리 교수가 회원으로 있는 지속 가능한 미래 연구소(Institute for a Sustainable Future, ISF)를 통해 가장 시급한 환경 문제를 해결하는 데 도움이 되는 역량을 갖고 있어 ReNEW 프로젝트에 기여할 것으로 기대된다. ISF는 물문제에 초점을 맞춘 커뮤니티를 포함해 다학제간 연구 커뮤니티를 육성한다.

매트 휴버(Matt Huber) ISF 이사는 "리 교수는 오염 완화에 대한 광범위한 경험과 함께 이 프로젝트의 과제를 해결할 수 있는 퍼듀대의 다학제적 전문지식에 대한 이해를 제공한다"며 "이 프로젝트에 필요한 솔루션의 개발과 구현을 안내하고 촉진하는 데 도움을 줄 적임자다"고 리 교수를 소개했다.

ISF의 PFAS 전략 연구팀에도 참여하고 있는 리 교수는 30년간 다양한 산업 및 농업 환경에서 오염물질 정화를 위한 결정 도구와 관리 지침을 구현해 왔다. ReNew 프로젝트에서 이 교수의 주요 역할은 인(P) 오염을 완화하고 산업용으로 리튬을 수집하는 것이다. 농업 분야의 유출수에서 발생하는 인은 조류의 과도한 성장을 유발해 어류 및 기타 수생생물이 생존하는 데 필요한 산소를 고갈시킬 수 있다.

리 교수와 연구진이 수행한 작업은 오대호가 3천만 명의 사람들에게 식수를 제공하고 세계에서 이용 가능한 담수의 21% 이상을 차지하는 지역의 경제 성장을 촉진하려는 NSF 임무를 완수할 것이다. 또한 ISF는 인력 개발을 위한 자원 역할을 할 것이며, 이 프로젝트에서 구현된 새로운 기술을 관리하는 데 필요한 인력을 교육하기 위해 협업할 것이다.

시카고(Chicago)에 본사를 둔 비영리 단체인 커런트 이노베이션(Current Innovation)이 조정하고 시카고 대학교(University of Chicago)와 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratories)의 연구진이 참여하는 6개 주로 구성된 오대호 리뉴 프로젝트(Great Lakes ReNEW)는 2년간 1천500만 달러, 10연간 최대 1억6천만 달러의 자금이 지원된다. 이 프로그램은 지난 1월 29일 발표된 NSF 지역 혁신 엔진의 10개 창립 프로그램 중 하나다.

ReNEW는 연구 기관, 업계, 투자자, 정부 및 비영리 조직을 포함한 50개 파트너와 함께 다음을 통해 '폐기물을 재산으로 전환(turn waste into wealth)'하는 것을 목표로 한다.

-사용에 기반한 R&D(Use-inspired R&D) : 폐수에서 리튬과 같이 가치 있는 광물과 폴리 및 퍼플루오로알킬 물질(poly- and perfluoroalkyl substances, PFAS)을 영원히 선택적으로 분리함. PFAS은 환경이나 인체에서 절대 분해되지 않음.

-인력 개발 : 직업 훈련 및 산업에 청년을 노출시킴으로써 지역의 포용적인 '블루 이코노미' 구축

-수자원 기술 스타트업 : 물기술 스타트업을 시작하고 투자하며 제품에 대한 중앙 집중식 테스트베드 구축

미래의 ReNEW 방법은 기존 폐수 처리보다 비용과 에너지 사용량이 적고, PFAS와 같은 질병을 유발하는 영원한 화학 물질을 제거하는 동시에 배터리 및 비료와 같은 제품을 만드는 데 사용하기 위한 리튬과 같은 가치 있는 광물을 수집한다.

'순환형 물관리'라고 불리는 개발 중인 ReNEW 접근 방식은 물을 깨끗하게 하고 순환 고리로 쓰레기를 줄이기 위해 자연적인 물순환을 모방할 것이다. 오염을 최소화하고 수자원을 장기적으로 보존하면서 물을 보존하고, 재이용하고, 환경에 되돌릴 것이다.

리 교수는 “재이용을 위한 제한된 자원이나 폐기해야 하는 화학 물질을 끌어내는 전체 개념에는 상당한 인력을 필요한다”고 말했다.

이 엔진에 대한 자금은 처음에 이 교수가 ReNEW 전략에 기여하고 ReNew의 장단기 목표를 해결하기 위해 다른 교수진과 연구 협력을 개발하는 데 전념할 수 있도록 지원할 것이다. 리 교수는 또한 자금을 제공하고 있는 ISF와 협력해 다양한 요구를 해결하기 위한 교수진을 구성할 것이다. 이미 관련된 두 명의 교수진은 데이비드 워싱어(David Warsinger) 기계 공학의 조교수와 조지 주(George (Zhi) Zhou) 토목, 환경 및 생태 공학의 부교수다. 이 교수는 또한 이러한 노력을 도울 박사 후 과정생을 모집할 계획이다.

[원문보기]

Purdue to help fight ‘forever chemicals’ in economy-boosting NSF-funded Great Lakes project

Purdue University will play a significant role in the Great Lakes Water Innovation Engine (or ReNEW), a new National Science Foundation Regional Innovation Engine that aims to discover, develop and deploy novel technologies to clean the Great Lakes while also attracting water-intensive manufacturers, and new jobs, to the Midwestern region.

Purdue will contribute to the project at every stage, helping define and advance strategies that eliminate toxic so-called “forever chemicals,”while also extracting valuable, reusable minerals from wastewater. Linda Lee, Distinguished Professor of Agronomy and professor of environmental and ecological engineering, is Purdue’s principal investigator and part of the ReNew leadership team. She will co-lead work to develop and commercialize improved selective-separation technologies — the materials and processes for extruding forever chemicals and other contaminants that are harmful to people and the environment.

“This is use-inspired research. We’re partnering with companies on the front end to design affordable solutions that can be marketed and turned into commercial technologies,” Lee said, adding that the plan calls for a fast-tracked implementation that’s closer to three years versus 20 years estimated by some experts. “To do that, we need to innovate ideas with industry and other members and scale up to get them out for use.”

Purdue’s contribution to ReNEW hits at the heart of the university’s capacity to help solve the most pressing environmental problems through its Institute for a Sustainable Future, of which Lee is a member. The ISF fosters several interdisciplinary research communities, including one focused on water challenges.

“Dr. Lee brings extensive proficiency in contamination mitigation and a thorough understanding of the multidisciplinary expertise Purdue can bring to the challenges of this project,” said ISF director Matt Huber. “She is the right person to help guide and expedite both the development and the implementation of the solutions this project needs.”

In her three-decade career, Lee, who also participates in the ISF’s PFAS Strategic Research Team, has implemented decision tools and management guidelines for remediation of contaminants in diverse industrial and agricultural settings. Her work for the ReNew project will center on mitigating phosphorous contamination and harvesting lithium for industrial use. Phosphorous from agricultural field runoff can cause algae overgrowth that depletes oxygen that fish and other aquatic life need to survive.

The work done by Lee and her counterparts across the engine will fulfill the NSF mission to spur economic growth in the region where the Great Lakes provide drinking water for 30 million people and account for more than 21% of the world’s available fresh water. The ISF also will serve as a resource for workforce development — enabling the collaboration to train the people needed to manage new technologies implemented by the project.

Coordinated by Chicago-based not-for-profit Current Innovation, and involving engineers and scientists at the University of Chicago and Argonne National Laboratories, the six-state Great Lakes ReNEW project is funded at $15 million for two years and up to $160 million over 10 years. The program is one of 10 inaugural NSF Regional Innovation Engines announced Jan. 29.

ReNEW, with 50 partners that include research institutions, industry, investors, government and nonprofit organizations, aims to “turn waste into wealth” through:

Use-inspired R&D, which will selectively separate valuable minerals, such as lithium, and “forever” chemicals, poly- and perfluoroalkyl substances (PFAS) from wastewater. PFAS never break down in the environment or in our bodies.

Workforce development, to build up the region’s inclusive “blue economy” by training people for jobs and exposing youth to the industry.

Translating innovations to practice, by launching and investing in water-tech startups and building a centralized testbed for their products.

The future ReNEW methods would cost less and use less energy than conventional wastewater treatment and would remove disease-causing forever chemicals, such as PFAS, while harvesting valuable minerals, such as lithium, for use in building products such as batteries and fertilizers.

Called “circular water management,” the developing ReNEW approach would mimic the natural water cycle to cleanse water and reduce waste in a continuous loop. It would conserve, reuse and return water to the environment while minimizing pollution and preserving water resources for the long term.

“The whole concept of pulling out limited resources for reuse or chemicals that need to be destroyed requires a significant workforce,” Lee said.

Funding for the engine will initially support dedicated time for Lee to contribute to ReNEW strategies and develop research collaborations with other faculty to address ReNew’s long- and short-term goals. Lee will work with ISF, which is also providing funding, to form faculty teams to address different needs. Two faculty members already involved are David Warsinger, assistant professor of mechanical engineering, and George (Zhi) Zhou, associate professor of civil engineering and environmental and ecological engineering. Lee also plans to recruit a postdoctoral associate to help in the effort.

[출처 = 퍼듀대학교(Purdue University)(https://www.purdue.edu/research/features/stories/purdue-to-help-fight-forever-chemicals-in-economy-boosting-nsf-funded-great-lakes-project/) / 2024년 2월 22일]

[번역 = 배민지 차장]