Объединение науки и системного мышления для повышения экологичности материалов | Новости Массачусетского технологического института

По мнению профессора Эльзы Оливетти, решение такой большой и сложной проблемы, как изменение климата, требует не только лабораторных исследований, но и понимания систем производства, которые питают мировую экономику.

Ее карьерный путь отражает стремление исследовать материалы в масштабах от микроскопических до массового производства.

«Я всегда знал, какие вопросы хочу задать, а затем начал создавать инструменты, которые помогут мне задать эти вопросы», — говорит Оливетти, профессор инженерных наук Джерри Макафи.

Оливетти, которая получила должность в 2022 году и недавно была назначена заместителем декана инженерного факультета, стремилась вооружить студентов аналогичными навыками, будь то в классе, в своей лабораторной группе или в рамках междисциплинарных программ, которые она возглавляет в Массачусетском технологическом институте. Эти усилия принесли ей награды, в том числе премию Бозе за выдающиеся достижения в преподавании, стипендию факультета MacVicar в 2021 году и премию Макдональда за выдающиеся достижения в области наставничества и консультирования в 2023 году.

«Я считаю, что для достижения реального прогресса в области устойчивого развития ученым-материаловедам необходимо мыслить междисциплинарно, на системном уровне, но на глубоком техническом уровне», — говорит Оливетти. «Поддержка моих учеников, чтобы это могло сделать гораздо больше людей, очень полезна для меня».

Ее миссия по созданию более экологичных материалов также вызывает у Оливетти благодарность. [EAO1] она работает в Массачусетском технологическом институте, который имеет давнюю традицию междисциплинарного сотрудничества и технических ноу-хау.

«Основные компетенции MIT имеют хорошие возможности для смелых достижений в области климата и устойчивого развития — глубокий опыт в области экономики, передовые знания в науке, вычислительная креативность», — говорит Оливетти. «Это действительно захватывающее время и место, где ключевые ингредиенты прогресса закипают преобразующими способами».

Ответ на звонок

Момент, который направил Оливетти на ее жизненный путь, начался, когда ей было 8 лет, со стука в дверь. Ее родители были в другой комнате, поэтому Оливетти открыла дверь и встретилась с организатором Гринпис, некоммерческой организации, которая занимается повышением осведомленности об экологических проблемах.

«Я поговорил с этим парнем и увлекся экологическими проблемами», — говорит Оливетти. «Я до сих пор помню этот разговор».

Это взаимодействие изменило представление Оливетти о своем месте в мире, и ее новый взгляд на вещи проявился уникальным образом. Ее проекты научной ярмарки в начальной школе превратились в тщательно продуманные поиски экологических решений, включающие закапывание различных предметов на заднем дворе для проверки их биоразлагаемости. Была также неуклюжая попытка разработки натуральных пестицидов, в результате которой в ее спальне вылупился червь.

Будучи студентом Университета Вирджинии, Оливетти тяготел к занятиям по экологии и материаловедению.

«Существовала связь между материаловедением и более широким, системным подходом к разработке дизайна окружающей среды, и это просто поразило меня с точки зрения того, как я хотел думать об экологических проблемах — от атома до системы», — вспоминает Оливетти.

Этот интерес привел Оливетти в Массачусетский технологический институт для получения докторской степени в 2001 году, где она изучала возможность создания новых материалов для литий-ионных батарей.

«Мне действительно хотелось думать о вещах на системном уровне, но я хотел обосновать это лабораторными исследованиями», — говорит Оливетти. «Я хотел получить практический опыт в аспирантуре, и именно поэтому я выбрал программу Массачусетского технологического института».

Будь то учеба в бакалавриате, получение докторской степени или последующая постдокторская работа в Массачусетском технологическом институте, Оливетти стремилась овладеть новыми навыками, чтобы продолжать сокращать разрыв между материаловедением и мышлением экологических систем.

«Я думаю об этом так: «Вот как я могу научиться задавать вопросы», — объясняет Оливетти. «Как нам разработать эти материалы, думая об их последствиях как можно раньше?»

С момента прихода на факультет Массачусетского технологического института в 2014 году Оливетти разработал вычислительные модели для измерения стоимости и воздействия новых материалов на окружающую среду, исследовал способы внедрения более устойчивых и замкнутых цепочек поставок и оценил потенциальные ограничения материалов по мере масштабирования производства литий-ионных аккумуляторов. Эта работа помогает компаниям увеличить использование более экологичных, пригодных для вторичной переработки материалов и более устойчиво утилизировать отходы.

Оливетти считает, что широкий спектр ее исследований дает студентам ее лаборатории более целостное понимание жизненного цикла материалов.

«Когда группа только начиналась, каждый студент работал над разными аспектами проблемы — например, над конвейером обработки естественного языка, или над оценкой технологии переработки, или над полезным использованием отходов — и теперь каждый студент может связать каждую из этих частей в своем исследовании. », – объясняет Оливетти.

Помимо своих исследований, Оливетти также является соруководителем Консорциума MIT по климату и устойчивому развитию, который установил набор из восьми областей устойчивого развития, вокруг которых он организует коалиции. В каждую коалицию входят технические лидеры компаний и исследователи MIT, которые работают вместе, чтобы ускорить результаты исследований MIT, помогая компаниям внедрять инновационные и более устойчивые технологии.

«Смягчение последствий изменения климата и устойчивость к ним — такая сложная проблема, и в Массачусетском технологическом институте у нас есть практика совместной работы по многим дисциплинам над многими проблемами», — говорит Оливетти. «Было интересно опереться на эту культуру и найти способы более эффективного продвижения вперед».

Преодоление разногласий

Сегодня Оливетти пытается максимизировать эффективность исследований, проводимых ею и ее студентами в области промышленной экологии материалов, поддерживая тесную связь с ее приложениями. В ее исследовании это означает работу напрямую с алюминиевыми компаниями над разработкой сплавов, которые могли бы включать в себя больше отходов, или с неправительственными организациями для включения сельскохозяйственных отходов в строительную продукцию. На занятиях это означает привлечение людей из компаний, чтобы они объяснили, что они думают о таких понятиях, как теплообмен или поток жидкости в их продуктах.

«Мне нравится пытаться сопоставить то, что студенты изучают в классе, с тем, что происходит в мире», — объясняет Оливетти.

Знакомство студентов с промышленностью также является отличным способом помочь им задуматься о своей карьере. В своей исследовательской лаборатории она начала использовать последние 30 минут встреч для проведения выступлений людей, работающих в национальных лабораториях, стартапах и крупных компаниях, чтобы показать студентам, что они могут делать после получения докторской степени. Переговоры аналогичны серии отраслевых семинаров, которую Оливетти начала, в рамках которой студенты бакалавриата объединяются с людьми, работающими в таких областях, как 3D-печать, экологический консалтинг и производство.

«Речь идет о том, чтобы помочь студентам узнать то, что их волнует», — говорит Оливетти.

Будь то в классе, лаборатории или на мероприятиях, проводимых такими организациями, как MCSC, Оливетти считает, что сотрудничество — это самый мощный инструмент человечества в борьбе с изменением климата.

«Мне просто очень нравится налаживать связи между людьми», — говорит Оливетти. «Изучать людей и встречаться с ними там, где они есть, — это способ создать эффективные связи. Речь идет о создании правильных игровых площадок, где люди смогут думать и учиться».