MIT J-WAFS otorga ocho subvenciones en la séptima ronda de financiación inicial | Noticias del MIT



El laboratorio Abdul Latif Jameel Water and Food Systems (J-WAFS) del MIT ha anunciado su séptima ronda de subvenciones de semillas comunitarias del MIT. J-WAFS es una iniciativa de todo el Instituto del MIT para promover, coordinar y liderar la investigación relacionada con el agua y los alimentos que tendrá un impacto medible e internacional a medida que la humanidad se adapta a una población en rápida expansión en un planeta en evolución. El Programa Seed Grants es la iniciativa de financiación insignia de J-WAFS, cuyo objetivo es catalizar la investigación innovadora en todo el Instituto que resuelve los desafíos que enfrentan los sistemas de agua y alimentos del mundo.

Este año, se financiarán ocho nuevos proyectos, dirigidos por nueve investigadores principales (IP) de la facultad en seis departamentos del MIT. Los proyectos ganadores abordan desafíos que van desde cultivos resistentes al clima, tecnologías de seguridad alimentaria e innovaciones que pueden eliminar los contaminantes del agua, investigación que respalda la productividad y la resiliencia de los pequeños agricultores, y más.

Muchos de los proyectos seleccionados para financiamiento este año se enfocan en desafíos relacionados con la agricultura y los sistemas alimentarios, y estas innovaciones no podrían ser más oportunas. “La agricultura y la producción de alimentos son responsables de más del 30% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Incluso si pudiéramos detener por completo las emisiones de combustibles fósiles hoy, las emisiones agrícolas nos impedirían cumplir los objetivos de los Acuerdos de París. La reparación de los sistemas de energía no será suficiente ”, dice el director de J-WAFS, John H. Lienhard V.“ Se necesitarán investigadores de todos los sectores y disciplinas trabajando juntos para abordar estos desafíos con el fin de satisfacer las necesidades de las personas. los desafios. mostrado por el cambio climático. Las innovaciones que se están desarrollando en el MIT, como las que seleccionamos para su financiación este año, son realmente inspiradoras y pueden allanar el camino para un futuro de seguridad alimentaria.

Los desafíos relacionados con los sistemas de agua y alimentos inspiran a un número creciente de profesores del Instituto a realizar investigaciones orientadas a soluciones. Más de 190 miembros de la facultad del MIT de las cinco escuelas del MIT, así como del MIT Stephen A. Schwarzman College of Computing, han presentado propuestas a los programas de subvenciones J-WAFS desde su lanzamiento en 2015. Solo en 2021, 37 investigadores principales de 17 departamentos en el cinco escuelas ofrecidas al programa J-WAFS Seed Grant. Expertos establecidos en los campos de la investigación relacionada con el agua y los alimentos, así como profesores que solo recientemente han aplicado su experiencia disciplinaria a los desafíos globales del agua y el agua.39; Los alimentos competían por la financiación. Se financió a profesores de ingeniería de cuatro departamentos, incluidos los departamentos de ingeniería civil y ambiental, ingeniería química, ciencia e ingeniería de materiales e ingeniería mecánica. Los otros investigadores principales financiados son del Departamento de Biología de la Escuela de Ciencias, la Escuela de Administración Sloan y el Laboratorio de Medios del MIT de la Escuela de Arquitectura y Planificación.

Los ocho proyectos seleccionados para el financiamiento de la subvención inicial J-WAFS y que se detallan a continuación recibirán $ 150,000, sin gastos generales, durante dos años.

Garantizar la resiliencia climática en la agricultura y la producción vegetal

El cambio climático plantea un grave riesgo para la disponibilidad de agua y la agricultura de secano, especialmente en África subsahariana. "Impacto del cambio climático a corto plazo en la disponibilidad de agua y la productividad de los alimentos en África", un proyecto dirigido por Elfatih AB Eltahir, profesor Breene M. Kerr del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, tiene como objetivo comprender mejor los efectos a corto plazo previstos de la crisis climática en la producción agrícola en el extremo sur del desierto del Sahara. La investigación de Eltahir se centrará en la integración de modelos climáticos regionales con el análisis de observaciones archivadas de precipitación, temperatura y rendimiento. Su objetivo es comprender mejor cómo los impactos del cambio climático en el rendimiento de los cultivos varían regionalmente. Su equipo trabajará en estrecha colaboración con otros científicos y formuladores de políticas en África que están a cargo de la planificación de la adaptación al cambio climático en los sectores del agua y el agua para apoyar una transición hacia una planificación agrícola resiliente.

Se espera que la crisis climática afecte la productividad agrícola en todo el mundo. En la naturaleza, las especies se adaptan a los cambios ambientales a través de la variación genética natural que existe dentro de una población específica. Sin embargo, el cronograma para este proceso es largo y no puede satisfacer la urgente necesidad de cultivos alimentarios adaptables a un clima cambiante. Con su proyecto "Un nuevo enfoque para mejorar la diversidad genética para mejorar el fitomejoramiento", Mary Gehring, profesora asociada del Departamento de Biología, está reinventando el futuro del fitomejoramiento más allá de las prácticas actuales que dependen del fitomejoramiento. Variación natural. Con el apoyo de una subvención de semillas de J-WAFS, desarrollará métodos que producen rápidamente variación genética para aumentar la diversidad genética de las especies de cultivos alimentarios. Usando el gandul, una leguminosa ampliamente cultivada como alimento, luego probarán estas variaciones contra el estrés ambiental como el calor y la sequía para identificar cepas que podrían ser más adecuadas para el cambio climático.

La pérdida y el desperdicio de alimentos, que representaron el 32 por ciento de todos los alimentos producidos a nivel mundial en 2009, presentan grandes desafíos sociales, económicos y ambientales, especialmente cuando el cambio climático amenaza los suministros alimentarios actuales y futuros. En los países en desarrollo donde la seguridad alimentaria sigue siendo una preocupación importante, las pérdidas de alimentos se deben en gran medida a la falta de refrigeración adecuada para los alimentos poscosecha. Existen tecnologías para el almacenamiento de cultivos que utilizan enfriamiento por evaporación, pero son menos eficientes en climas cálidos y húmedos. Jeffrey C. Grossman, Morton y Claire Goulder y profesor familiar de sistemas ambientales en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, se asoció con Evelyn N. Wang, Profesora Gail E. Kendall en el Departamento de Ingeniería Mecánica, para encontrar una solución. Con su proyecto “Enfriamiento híbrido evaporativo y radiativo como solución pasiva de bajo costo y alto rendimiento para prolongar la vida útil de los alimentos”, están desarrollando un dispositivo de bajo costo utilizando una combinación innovadora de dos métodos de enfriamiento: tecnologías evaporativas y radiativas. . Su estructura utilizará materiales que reflejan el sol y un aislamiento altamente poroso para duplicar la vida útil de los alimentos perecederos en áreas remotas y rurales, sin necesidad de electricidad.

Controle la contaminación de patógenos y pesticidas con nueva tecnología

Las enfermedades transmitidas por los alimentos son una fuente importante tanto de morbilidad humana como de pérdidas económicas; sin embargo, los métodos actuales de detección de patógenos utilizados en los Estados Unidos requieren mucho tiempo y trabajo. Esto significa que la contaminación de los alimentos a menudo solo se detecta cuando ya está en manos de los consumidores, lo que requiere retiradas costosas. Si bien han surgido pruebas rápidas para abordar este desafío, carecen de la sensibilidad para detectar una amplia variedad de contaminantes. Rohit Karnik, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica, se asoció con Pratik Shah, investigador principal del MIT Media Lab, para desarrollar una prueba de seguridad alimentaria rápida, sensible y fácil de usar. El dispositivo que están desarrollando con su proyecto, "Análisis in situ de patógenos transmitidos por los alimentos mediante el cultivo y la separación inmunomagnética por cambio de densidad", utilizará una nueva tecnología llamada Separación inmunomagnética por cambio de densidad (DIMS) para detectar una amplia variedad de patógenos in situ. en cuestión de horas para permitir las pruebas in situ en plantas de procesamiento de alimentos.

Otro problema de salud es la ingestión de plaguicidas por parte de los seres humanos. Una clase de sustancias químicas llamadas organofosforados (OP), que se utilizan comúnmente para plaguicidas, son particularmente tóxicas. Aunque se han descontinuado algunos PO, muchos de estos productos químicos tóxicos siguen estando ampliamente disponibles y continúan utilizándose para el control de malezas en la agricultura y para reducir las poblaciones de mosquitos. Actualmente, la OP solo se puede detectar en sangre u orina después de que una persona ha estado expuesta, y los métodos de detección son costosos. Con su proyecto “Cocultivos microbianos diseñados para detectar y degradar organofosforados”, Ariel L. Furst, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Química, está desarrollando tecnología para detectar y eliminar esta sustancia química de manera más rápida y eficiente. Ella diseña cepas específicas de bacterias para trabajar juntas para detectar y degradar los PO. Estas bacterias se desplegarán utilizando un solo dispositivo electrónico, que proporcionará una estrategia modular y adaptable para detectar y descomponer estas toxinas dañinas antes de que sean ingeridas.

La acuicultura es ampliamente reconocida como un sistema eficiente que puede permitir la producción de proteínas saludables para el consumo humano con un impacto mínimo en el medio ambiente. Con el 85 por ciento de las poblaciones marinas del mundo plenamente explotadas, desempeña un papel central en la producción de alimentos actual y futura. Sin embargo, la industria se enfrenta a la propagación de enfermedades infecciosas prevenibles que paralizan las poblaciones de peces de cultivo y pueden causar pérdidas económicas sustanciales. Las vacunas contra los peces se utilizan para algunas enfermedades, pero su administración eficaz es difícil y costosa, y puede provocar efectos adversos en los peces. Benedetto Marelli, profesor asistente de desarrollo profesional Paul M. Cook en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, está desarrollando una solución. Con su proyecto "Inyección precisa de vacunas contra peces utilizando microagujas de seda para una acuicultura sostenible", está creando una microaguja para la vacunación de peces de seda. Esta nueva tecnología permitirá la liberación controlada de medicamentos en los peces y también se degradará naturalmente en el agua, lo que promoverá poblaciones de peces saludables y reducirá las pérdidas en las granjas acuícolas.

Mejorar la resiliencia de las poblaciones rurales y los pequeños agricultores.

Las regiones del mundo que no tienen acceso a un suministro seguro o abundante de agua dulce a menudo dependen de dispositivos descentralizados de desalinización de agua subterránea a pequeña escala que utilizan ósmosis inversa. Desafortunadamente, estos sistemas consumen mucha energía y, por lo tanto, son costosos de operar e insostenibles para el medio ambiente. Amos G. Winter V, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica, está trabajando en un nuevo diseño de dispositivos de desalinización para entornos como estos que tiene el potencial de hacer que el tratamiento de agua por ósmosis inversa sea más asequible y pueda funcionar mejor con energía renovable. . Con su proyecto "Un dispositivo de recolección de energía de paletas deslizantes (ERD) para la desalación por ósmosis inversa de agua salobre mediante energía fotovoltaica (PV-BWRO)", Winter y su equipo de investigación se centrarán en la asequibilidad, la eficiencia energética y la facilidad de uso en su diseño. para garantizar que la tecnología resultante sea accesible para las comunidades pobres y rurales de todo el mundo.

Las cadenas de suministro agrícola en los países en desarrollo están muy fragmentadas y son opacas. Millones de pequeños agricultores de todo el mundo son los principales productores y, a menudo, venden a través de una compleja red de comerciantes e intermediarios. Debido a la naturaleza altamente fragmentada de este sistema, estos agricultores luchan constantemente con baja productividad y alta pobreza. En un esfuerzo por encontrar una solución, muchos países han invertido en tecnologías móviles destinadas a mejorar el acceso de los agricultores a los mercados y la información. Sin embargo, todavía existe una brecha entre los datos recopilados y difundidos a través de estas plataformas móviles y su uso real por parte de los pequeños agricultores. Yanchong Zheng, profesora asociada de gestión de operaciones en la Sloan School of Management, tiene como objetivo llenar este vacío con su proyecto "Mejorar el bienestar de los pequeños agricultores con tecnologías impulsadas por la IA", mediante el desarrollo de herramientas en los mercados impulsados ​​por la IA que pueden analizar datos para desarrollar información imparcial sobre el clima, la planificación de cultivos y los precios. Además, ella y su equipo de investigación desarrollarán recomendaciones basadas en estos datos que pueden informar de manera más efectiva las inversiones de los agricultores. El equipo trabajará en estrecha colaboración con organizaciones de los sectores público y privado sobre el terreno para garantizar que sus soluciones se basen en las necesidades específicas de los pequeños agricultores a los que buscan apoyar.

Con la adición de estos ocho proyectos recién financiados, J-WAFS habrá apoyado 53 proyectos de investigación de subvenciones semilla desde que el programa comenzó en 2014. J-WAFS Seed Funding está catalizando nuevas investigaciones orientadas a soluciones en el MIT y apoya a los investigadores del MIT que aportan un amplia variedad de herramientas disciplinarias y conocimientos de su trabajo en otros sectores para aplicar su experiencia a los desafíos de los sistemas de agua y alimentos. Los resultados de esta inversión ya son evidentes: hasta la fecha, los IPs de J-WAFS Seed Grant han proporcionado casi $ 15 millones en financiamiento de seguimiento, han publicado numerosos artículos en revistas y publicaciones. De renombre internacional, obtuvieron patentes y lanzaron empresas derivadas. . Cada proyecto aporta nuevas ideas e involucra a J-WAFS con nuevos socios y líderes de opinión que impulsan el desarrollo de soluciones en el MIT y más allá.

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