از سال 2014، آزمایشگاه عبداللطیف جمیل برای سیستم‌های آب و غذا (J-WAFS) تحقیقات بین‌رشته‌ای را با هدف حل فوری‌ترین چالش‌های آب و امنیت غذایی جهان برای رفع نیازهای انسان انجام داده است. در سال 2017، J-WAFS بورسیه راه حل های آب Rasikbhai L. Meswani و کمک هزینه تحصیلی فارغ التحصیلان J-WAFS را تأسیس کرد. این بورسیه ها از دانشجویان برجسته MIT که در تحقیقاتی که پتانسیل بهبود سیستم های آب و غذا در جهان را دارند، درگیر می شوند.

J-WAFS اخیراً کمک هزینه تحصیلی 2024-25 را به جاناتان بست و آکاش بال، دو دانشجوی دکترای MIT اعطا کرده است که با بهبود فرآیندهای نمک زدایی و تصفیه، به رفع کمبود آب پرداخته اند. این کار از آن جهت حائز اهمیت است که ذخایر آب شیرین جهان به دلیل تأثیرات تغییرات آب و هوایی دائماً در حال کاهش است. در واقع یک سوم جمعیت جهان به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارند. Bessette و Ball بر روی طراحی راه حل های نوآورانه برای بهبود انعطاف پذیری و پایداری سیستم های آب جهانی متمرکز هستند. برای حمایت از تلاش های آنها، J-WAFS به هر گیرنده کمک مالی برای یک ترم تحصیلی برای پیگیری تحقیقات و فعالیت های مرتبط ارائه می دهد.

رنه جی، مدیر اجرایی J-WAFS می گوید: «ما امسال درخواست های بسیار قوی بورسیه دریافت کردیم. رابینز «بِستِت و بال هر دو برجسته بودند، حتی در یک میدان بسیار رقابتی از نامزدها. اعطای بورس تحصیلی J-WAFS به این دو دانشجو بر اعتماد ما به پتانسیل آنها برای ارائه راه حل های متحول کننده برای چالش های جهانی آب تأکید می کند.

2024-25 بورس تحصیلی Rasikbhai L. Meswani برای راه حل های آب

کمک هزینه تحصیلی Rasikbhai L. Meswani در راه حل های آب یک بورس تحصیلی دکترا برای دانشجویانی است که تحقیقات مربوط به آب و تامین آب را در MIT انجام می دهند. بورسیه تحصیلی توسط الینا و نیکیل مسوانی و خانواده امکان پذیر شده است.

جاناتان بست، دانشجوی فوق دکترا در مرکز مهندسی و تحقیقات جهانی (GEAR) در دپارتمان مهندسی مکانیک MIT است که توسط پروفسور آموس وینتر مشاوره می‌شود. تحقیقات او بر روی سیستم‌های تصفیه آب برای کشورهای در حال توسعه، عمدتاً نمک‌زدایی یا فرآیند حذف نمک‌ها از آب متمرکز است. Bessette در حال حاضر روی طراحی و ساخت یک سیستم نمک‌زدایی کم هزینه، قابل استقرار و در مقیاس جامعه برای بحران‌های انسانی کار می‌کند.

در مناطق خشک و نیمه خشک، با وجود مشکلات رایج شوری، آب های زیرزمینی اغلب به عنوان تنها منبع آب عمل می کنند. بسیاری از مناطق دورافتاده و در حال توسعه فاقد سیستم های متمرکز برق و آب هستند و نمک زدایی از آب های زیرزمینی شور را به یک راه حل حیاتی و پایدار برای کمبود آب جهانی تبدیل می کند.

بست می گوید: «نیازی که برای نمک زدایی نادیده گرفته شده، سفره های آب زیرزمینی است، نه مناطق ساحلی. “این به این دلیل است که بخش بزرگی از جمعیت به اندازه کافی دور از ساحل زندگی می کنند که نمک زدایی آب دریا هرگز نمی تواند به آنها برسد. کار من شامل طراحی فن‌آوری‌های کم‌هزینه و پایدار نمک‌زدایی است که توسط منابع تجدیدپذیر برای موقعیت‌های بسیار محدود مانند آب آشامیدنی برای جوامع دوردست تغذیه می‌شوند.»

برای دستیابی به این هدف، Bessette یک سیستم نمک‌زدایی الکترودیالیز بدون باتری ایجاد کرد. این فناوری در مصرف انرژی کارآمد است، در مصرف آب صرفه جویی می کند و به ویژه برای محیط های چالش برانگیز مناسب است زیرا غیرمتمرکز و پایدار است. این سیستم مزایای قابل توجهی را نسبت به روش اسمز معکوس معمولی، به ویژه از نظر کاهش مصرف انرژی برای تصفیه آب شور، ارائه می دهد. مشاور او با تأکید بر ظرفیت بِسِت برای بینش مهندسی، به «راه حل ساده و ظریف» بست و مهندسش، شین پرت، اشاره کرد که نیاز به سیستم را برای داشتن باتری های بزرگ نفی می کند. Bessette اکنون بر روی ساده کردن معماری سیستم تمرکز کرده است تا آن را برای استقرار در مناطق دورافتاده قابل اطمینان تر و مقرون به صرفه تر کند.

بست که در شمال ایالت نیویورک بزرگ شد، مدرک کارشناسی خود را در دانشگاه ایالتی نیویورک در بوفالو به پایان رساند. او در مقطع کارشناسی به دانش‌آموزان راهنمایی و دبیرستان در مناطق کم‌درآمد بوفالو در مورد مهندسی و پایداری آموزش داد. با این حال، او به سفر سال اول خود به هند و تجربه‌اش در اندازه‌گیری آلاینده‌های آب در مناطق روستایی اشاره می‌کند که تعهد او به حرفه‌ای متمرکز بر چالش‌های غذا، آب و بهداشت را تثبیت می‌کند. علاوه بر تحقیقات دکترا، تعهد او به این اهداف با پروژه دیگری که او دنبال می‌کند، با کمک مالی J-WAFS هند، که از سنجش از دور کم هزینه برای درک بهتر شیوه‌های استخراج آب استفاده می‌کند، بیشتر نشان داده می‌شود. بست این کار را با همکار دانشجوی MIT گوکول سامپات انجام می دهد تا به خانواده های روستایی هند کمک کند تا به آب آشامیدنی سالم دسترسی پیدا کنند.

بورسیه دانشجویی J-WAFS Water and Food Solutions 2024-25

بورسیه دانشجویی J-WAFS توسط برنامه همکار پژوهشی J-WAFS، که به شرکت ها این فرصت را می دهد تا با MIT در تحقیقات آب و غذا درگیر شوند. پشتیبانی مداوم کمک هزینه تحصیلی توسط دو شرکت وابسته تحقیقاتی J-WAFS ارائه شد: آوند چوبییک ارائه دهنده پیشرو در ایالات متحده برای تصفیه آب و راه حل های زیرساختی، و گوآیگوایک شرکت اسپانیایی در خط مقدم تحول دیجیتال در صنعت آب از طریق راه حل های نوآورانه.

آکاش بال دانشجوی دکترا در گروه مهندسی شیمی است که توسط پروفسور هدر کولیک مشاوره می شود. تحقیقات او بر کشف محاسباتی مواد کاربردی جدید برای غشاهای جداسازی یونی با گزینش پذیری بالا و انرژی کارآمد متمرکز است. غشاهای پیشرفته مانند اینها به طور فزاینده ای برای کاربردهایی مانند نمک زدایی آب، بازیافت باتری و حذف فلزات سنگین از فاضلاب صنعتی مورد نیاز هستند.

بال خاطرنشان می کند: «تغییرات آب و هوا، آلودگی آب و منابع کمیاب آب شیرین باعث تنش شدید آبی برای حدود 4 میلیارد نفر در سال می شود که 2 میلیارد نفر در مناطق نیمه خشک هند و چین هستند. یک راه حل بالقوه برای این بحران جهانی آب، نمک زدایی آب دریا است، زیرا آب دریا 97 درصد کل آب روی زمین را تشکیل می دهد.

اگرچه چندین غشا اسمز معکوس تجاری در حال حاضر در دسترس هستند، این غشاها از مشکلات متعددی مانند نفوذ کند آب، معاوضه بین نفوذپذیری و گزینش پذیری و هزینه های تولید بالا رنج می برند. چارچوب‌های آلی فلزی (MOFs) مواد کریستالی متخلخلی هستند که به دلیل مساحت سطح بالا، وجود پنجره‌های منافذ مختلف و قابلیت تنظیم عملکرد شیمیایی، نامزدهای امیدوارکننده‌ای برای جداسازی یونی بسیار انتخابی با انتقال سریع آب هستند.

در آزمایشگاه Kulik، بال در حال توسعه یک درک سیستماتیک از چگونگی تأثیر شیمی MOF و هندسه منافذ بر انتقال آب و نرخ دفع یون است. بال قصد دارد تا پایان دوره دکتری خود، MOF های موجود و با بهترین عملکرد را با جذب آب بی نظیر با استفاده از مدل های یادگیری ماشین شناسایی کند، MOF های فرضی جدیدی را که برای جداسازی یون های خاص از آب طراحی شده اند، پیشنهاد کند و قوانین طراحی آزمایشی را کشف کند که سنتز را امکان پذیر می کند. غشاهای نسل بعدی

مشاور بال از خلاقیت او در تحقیقات و مهارت های رهبری او که به نفع کل آزمایشگاه او است، تمجید کرد. قبل از آمدن به MIT، بال مدرک کارشناسی ارشد خود را در مهندسی شیمی از مؤسسه فناوری هند (IIT) بمبئی و مدرک کارشناسی مهندسی شیمی را از دانشگاه جادوپور هند دریافت کرد. در طول یک دوره کارآموزی تحقیقاتی در IIT بمبئی در سال 2018، او بر روی توسعه فناوری برای تشخیص آرسنیک در محل در آب کار کرد. مانند بست، او به تأثیر این تجربه تحقیقاتی قبلی بر علاقه خود به چالش های جهانی آب، همراه با تجربه شخصی خود از رشد در منطقه ای در هند اشاره کرد که دسترسی به آب آشامیدنی سالم تضمین نشده بود.