Uma olhada nas notícias ultimamente revelará inúmeras manchetes sobre o terrível estado da água global e da segurança alimentar. Poluição, interrupções na cadeia de suprimentos e a guerra na Ucrânia estão ameaçando os sistemas de água e alimentos, agravando os impactos das mudanças climáticas de ondas de calor, secas, inundações e incêndios florestais.

Todos os anos, o Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab (J-WAFS) do MIT oferece bolsas de estudo para excelentes estudantes de pós-graduação do MIT que estão trabalhando em maneiras inovadoras de garantir suprimentos de água e alimentos à luz dessas ameaças mundiais urgentes. A J-WAFS anunciou os bolsistas deste ano em abril passado. Aditya Ghodgaonkar e Devashish Gokhale foram premiados com Bolsas Rasikbhai L. Meswani para Soluções de Água, que são possíveis graças a uma generosa doação de Elina e Nikhil Meswani e família. James Zhang, Katharina Fransen e Linzixuan (Rhoda) Zhang receberam bolsas J-WAFS para soluções de água e alimentos. A J-WAFS Fellowship for Water and Food Solutions é financiada em parte pelas empresas afiliadas da J-WAFS Research: Xylem, Inc. , uma empresa de tecnologia de água, e GoAigua, uma empresa líder na transformação digital da indústria da água.

Os cinco bolsistas receberam, cada um, uma bolsa e mensalidades completas por um semestre. Eles também se beneficiam de orientação, conexões de rede e oportunidades para mostrar suas pesquisas.

“O grupo de bolsistas do J-WAFS deste ano mostra um impulso incansável para explorar, criar e ultrapassar limites”, diz John H. Lienhard, diretor do J-WAFS. “Sua paixão e determinação em criar mudanças positivas para a humanidade são evidentes nestes retratos de vídeo exclusivos, que descrevem suas pesquisas orientadas para soluções em água e alimentos”, acrescenta Lienhard.

O financiador do J-WAFS Community Jameel recentemente encomendou retratos em vídeo de cada aluno que destacam seu trabalho e sua inspiração para resolver desafios em água e alimentos. Mais sobre cada bolsista do J-WAFS e suas pesquisas a seguir.

No laboratório do professor Bradley Olsen no Departamento de Engenharia Química, Katharina Fransen trabalha para desenvolver plásticos biodegradáveis ??de base biológica que podem ser usados ??para embalagens de alimentos que não poluem o meio ambiente. Fransen, estudante do terceiro ano de doutorado, é motivado pelo desafio de proteger as comunidades globais mais vulneráveis ??dos resíduos gerados pelos materiais que são essenciais para conectá-los ao suprimento global de alimentos. “Não podemos garantir que todos os nossos resíduos plásticos sejam reciclados ou reutilizados, e por isso queremos ter certeza de que, se escapar para o meio ambiente, pode se degradar, e é aí que entra grande parte da minha pesquisa. ” diz Fransen. A maior parte de seu trabalho envolve a criação de polímeros, ou “cadeias realmente longas de produtos químicos”, como os anéis de papel que muitos de nós amarramos em correntes quando crianças, explica Fransen. Os polímeros são otimizados para aplicações de embalagens de alimentos para manter os alimentos frescos por mais tempo, evitando o desperdício de alimentos. Fransen diz que acha o trabalho “realmente interessante do ponto de vista científico, bem como da ideia de que [ela] tornará o mundo um pouco melhor com esses novos materiais”. Ela acrescenta: “Acho que é realmente gratificante e muito emocionante e envolvente”.

“Quando fui ao Quênia nas últimas férias de primavera, tive a oportunidade de conhecer muitos agricultores e conversar com eles sobre os tipos de problemas de manutenção que enfrentam”, diz Aditya Ghodgaonkar, doutorando no Departamento de Engenharia Mecânica. Ghodgaonkar trabalha com o professor associado Amos Winter no Laboratório de Engenharia e Pesquisa Global (GEAR), onde projeta componentes hidráulicos para sistemas de irrigação por gotejamento para torná-los eficientes em termos de água, fora da rede, baratos e de baixa manutenção. Em sua viagem ao Quênia, Ghodgaonkar obteve conhecimento em primeira mão dos agricultores sobre um problema comum que eles encontram: entupimento dos emissores de irrigação por gotejamento. Ele aprendeu que o entupimento pode ser um desafio técnico caro para diagnosticar, mitigar e resolver. Ele decidiu concentrar sua atenção no projeto de emissores resistentes ao entupimento, testes com areia e filtração hidrodinâmica passiva no laboratório do MIT. “Entrei nisso do ponto de vista acadêmico”, diz Ghodgaonkar. “Foi só quando comecei a trabalhar nos emissores, conversei com parceiros industriais que fabricam esses emissores, falei com agricultores, que realmente apreciei o impacto do que estamos fazendo.”

Devashish Gokhale é um estudante de doutorado orientado pelo professor Patrick Doyle no Departamento de Engenharia Química. O compromisso de Gokhale com a segurança hídrica global vem de sua infância em Pune, na Índia, onde tanto enchentes quanto secas podem ocorrer dependendo da época do ano. “Já tive essas experiências em que havia muita água e também pouca água”, lembra ele. No MIT, Gokhale está desenvolvendo materiais econômicos, sustentáveis ??e reutilizáveis ??para tratamento de água com foco na eliminação de contaminantes emergentes e poluentes de baixa concentração, como metais pesados. Especificamente, ele trabalha na fabricação e otimização de micropartículas de hidrogel polimérico que podem absorver micropoluentes. “Sei o quanto é importante fazer algo que não seja apenas cientificamente interessante, mas algo que seja impactante de maneira real”, diz Gokhale. Antes de iniciar um projeto de pesquisa, ele se pergunta: “as pessoas vão conseguir pagar isso? Será que realmente vai chegar às pessoas que mais precisam?” Adicionar essas restrições no início do processo de pesquisa às vezes torna o problema mais difícil de resolver, mas Gokhale observa que, no final, a solução é muito mais promissora.

“Nós realmente não pensamos muito sobre isso, é transparente, inodoro, apenas ligamos nossa pia em muitas partes do mundo e ela flui”, diz James Zhang ao falar sobre a água. No entanto, ele observa que “muitas outras partes do mundo enfrentam escassez de água e isso só vai piorar devido às mudanças climáticas globais”. Estudante de doutorado no Departamento de Engenharia Mecânica, Zhang trabalha no Laboratório de Nano Engenharia com o professor Gang Chen. Zhang está trabalhando em uma tecnologia que usa a evaporação induzida pela luz para limpar a água. Ele está atualmente investigando as propriedades fundamentais de como a luz em diferentes comprimentos de onda interage com líquidos na superfície, particularmente com superfícies de água salobra. Com fortes componentes teóricos e experimentais, sua pesquisa pode levar a inovações na dessalinização da água com alta eficiência energética. Zhang espera que a tecnologia possa um dia “produzir muita água limpa para comunidades ao redor do mundo que atualmente não têm acesso a água doce” e criar uma nova apreciação por esse líquido comum que muitos de nós talvez não pensem em um dia a dia.

“Em todo o mundo, existem cerca de 2 bilhões de pessoas atualmente sofrendo de deficiência de micronutrientes porque não têm acesso a alimentos muito saudáveis ??e muito frescos”, diz o doutorando em engenharia química Linzixuan (Rhoda) Zhang. Esse fato levou Zhang a desenvolver uma plataforma de entrega de micronutrientes que fortifica os alimentos com vitaminas e nutrientes essenciais. Com seus conselheiros, o professor Robert Langer e a pesquisadora Ana Jaklenec, Zhang traz abordagens de engenharia biomédica para questões de saúde global. Zhang diz que “um dos problemas mais sérios é a deficiência de vitamina A, porque a vitamina A não é muito estável”. Ela continua explicando que, embora a vitamina A esteja presente em diferentes vegetais, quando os vegetais são cozidos, a vitamina A pode se degradar facilmente. Zhang ajudou a desenvolver um grupo de polímeros biodegradáveis ??que podem estabilizar micronutrientes em condições de cozimento e armazenamento. Com essa tecnologia, a vitamina A, por exemplo, pode ser encapsulada e efetivamente estabilizada sob água fervente. A plataforma também mostrou liberação eficiente em uma simulação do ambiente estomacal. Zhang diz que são os “pequenos passos todos os dias que estão nos empurrando para o produto final impactante”.