🇺🇸 Justin Huang

Der prägende Schadstoff des einundzwanzigsten Jahrhunderts ist nahezu unsichtbar. Mikroplastik – Fragmente kleiner als fünf Millimeter – wurde in Ozeanen, Trinkwasser, menschlichem Blut und menschlichen Lungen gefunden, und die Welt besitzt keine kostengünstige, skalierbare Methode, es aus Wasser zu entfernen. Im Jahr 2024 kam eine der vielversprechendsten Antworten nicht aus einem nationalen Labor, sondern von zwei Siebzehnjährigen aus einem texanischen Vorort.

Justin Huang und seine Forschungspartnerin Victoria Ou, beide Schüler in The Woodlands nahe Houston, entwarfen ein Filtrationsgerät, das überhaupt keinen Filter verwendet. Es nutzt Schall.

Ihre Erfindung lenkt Ultraschallwellen – hochfrequenten Schall jenseits der menschlichen Hörgrenze – durch fließendes Wasser. Die akustische Kraft schiebt suspendierte Mikroplastikpartikel physisch auf eine Seite des Stroms, sodass sauberes Wasser durchfließt, während die konzentrierten Schadstoffe zurückgehalten werden. Kein Sieb, das verstopft, keine Membran, die ersetzt werden muss.

Bei Labortests entfernte das Gerät zwischen 84 und 94 Prozent der suspendierten Mikroplastikpartikel in einem einzigen Durchgang – Zahlen, die einen Science-Fair-Prototypen in einen Dialog mit seriösem Umweltingenieurwesen bringen.

Im Mai 2024 präsentierten Huang und Ou das Projekt mit dem Titel »Harnessing Ultrasound for Microplastic Filtration« auf der Regeneron International Science and Engineering Fair in Los Angeles – dem weltweit größten internationalen wissenschaftlichen Wettbewerb vor dem College-Niveau, bei dem rund 2.000 Finalisten aus Dutzenden Ländern um mehr als 9 Millionen Dollar Preisgeld konkurrieren.

Sie verließen die Messe mit der höchsten Auszeichnung: dem Gordon E. Moore Award for Positive Outcomes for Future Generations im Wert von 50.000 Dollar, benannt nach dem Mitgründer von Intel. Das Paar erhielt zudem einen mit 5.000 Dollar dotierten ersten Preis in der Kategorie Geo- und Umweltwissenschaften.

Der Moore Award wird nicht allein für Cleverness verliehen; sein Kriterium steckt im Namen – Arbeiten mit positiven Auswirkungen für künftige Generationen. Das Urteil der Jury lautete, dass akustische Mikroplastikfiltration, erfunden von zwei Oberstufenschülern, das Projekt mit der höchsten Bedeutung für die Welt war, die ihre Generation erben wird.

Nationale Berichterstattung folgte, vom Houstonner Fernsehen bis zu Umweltmedien wie Grist, das die beiden als eine andere Art jugendlicher Aktivisten darstellte: Teenager, die auf eine ökologische Krise nicht mit einem Protestschild, sondern mit einer technischen Lösung reagierten.

Huang und Ou haben erklärt, dass sie am Hochskalieren des Systems arbeiten – das Design verfeinern, damit das, was in einem Laborkanal funktionierte, eines Tages im Maßstab einer Wasseraufbereitungsanlage funktionieren könnte, wo akustische Anordnungen Mikroplastik abfangen könnten, bevor es je einen Wasserhahn oder eine Flussmündung erreicht.

Das von ihnen gewählte Problem verleiht der Arbeit ihr Gewicht. Konventionelle Wasseraufbereitung wurde nie dafür konzipiert, so kleine Partikel zu fangen; die meisten Mikroplastik passieren kommunale Systeme ungehindert. Ein Ansatz, der Partikel ohne physische Filter konzentriert – kostengünstig zu betreiben, nichts verstopft – adressiert genau jene Lücke, die professionelle Ingenieure frustriert hat.

Huangs Leistung reiht ihn in eine Linie von ISEF-Preisträgern ein, die die Messe als Sprungbrett nutzten: Frühere Gewinner gründeten Unternehmen, veröffentlichten wegweisende Forschung und gewannen die Preise der Erwachsenenwissenschaft. Der Gordon E. Moore Award ist insbesondere zu einem Erkennungszeichen für Teenager geworden, deren Ideen über die Ausstellungshalle hinauswachsen.

Er teilt jeden Schritt der Errungenschaft mit Ou – die Zusammenarbeit selbst ist Teil der Geschichte. Zwei Schüler, ein Problem und ein Stück Physik, umfunktioniert zu einem Umweltwerkzeug: Es ist die Art von Partnerschaft, die Science Fairs hervorbringen sollen.

Das Ausmaß des Wettbewerbs rahmt die Leistung ein. ISEF ist die Olympiade der Oberstufen-Wissenschaft: Gewinner von Hunderten regionalen und nationalen Messen aus Dutzenden Ländern kommen mit Projekten zusammen, die von professionellen Wissenschaftlern geprüft wurden, und konkurrieren um mehr als neun Millionen Dollar Preisgeld. Den einzigen Hauptpreis zu gewinnen bedeutet, in jenem Jahr als der folgenreichste junge wissenschaftliche Kopf in der weltweit größten Pipeline dieser Art beurteilt zu werden.

Die Physik, die das Paar nutzte – Akustophorese, die Bewegung von Partikeln unter akustischer Strahlungskraft – ist ein aktives Feld professioneller Forschung, häufiger angewandt in der Mikrofluidik und medizinischen Laboren als im Umweltingenieurwesen. Die Einsicht war eine der Übertragung: eine Labortechnik zum Sortieren von Zellen zu nehmen und zu fragen, ob sie Verschmutzung aus einer Wasserversorgung sortieren könnte. Dieser Instinkt, Werkzeuge über Fachgebiete hinweg zu transplantieren, ist genau das, was erfinderische Wissenschaftler von kompetenten Schülern unterscheidet.

Huangs texanische Wurzeln sind ebenfalls Teil der Geschichte. The Woodlands liegt im Einzugsgebiet von Houston – einer Region, deren Wirtschaft auf Petrochemikalien aufgebaut wurde, jener Industrie, deren Produkte zu den weltweiten Mikroplastik werden. Dass zwei Schüler aus dieser Region die Maschine bauen, die Plastik aus Wasser reinigt, ist jene Art generationeller Symmetrie, die der Geschichte ihre nationale Resonanz verlieh.

Ob der Ultraschallfilter zu Infrastruktur wird oder ein brillanter Machbarkeitsnachweis bleibt – Huangs siebzehntes Jahr trägt bereits eine seltene Auszeichnung: Er betrachtete eines der hartnäckigsten Verschmutzungsprobleme des Planeten und bewegte es messbar in Richtung einer Lösung – vor Abschluss der Oberstufe.