Дипика Куруп (Deepika Kurup): Химия чистой воды

Вода, пропущенная через плиту из песка, цемента и диоксида титана и оставленная на солнце на четверть часа, избавилась от всех колоний бактерий группы кишечной палочки. Этот рецепт был придуман старшеклассницей из Нашуа, Нью-Гэмпшир, которая в детстве во время поездок в Индию видела, как другие дети набирают воду, которая, как она знала, была небезопасной для питья. Дипика Куруп (Deepika Kurup) не стала писать эссе о несправедливости ситуации, а отправилась на поиски материала, достаточно дешевого, чтобы что-то с этим сделать.

Девушка из Нью-Гэмпшира со вторым домом

Куруп родилась 12 апреля 1998 года в Нашуа, штат Нью-Гэмпшир, в семье, где негламурная инфраструктура физического мира была семейным делом. Ее отец, Прадип Куруп (Pradeep Kurup), эмигрировавший из Индии в 1983 году, стал профессором гражданского строительства в Массачусетском университете в Лоуэлле — дисциплины, которая касается именно тех веществ, которые его дочь позже будет смешивать в ведре: почвы, цемента, воды и их взаимодействия. Ее мать, Мина Куруп (Meena Kurup), была родом из Кералы на юге Индии. Эти два факта многое объясняют в том, что последовало за этим, потому что они дали Куруп то, чего нет у большинства участников научных выставок: вторую страну, с которой можно сравнивать первую.

Проблема, которую она не могла не видеть

Отправной точкой стали поездки семьи в Индию. То, с чем столкнулась Куруп, было не статистикой о развивающемся мире, а сценой, повторявшейся на ее глазах: дети, набирающие воду из явно загрязненных источников, и ежедневная арифметика, которую загрязнение навязывает каждому, кому приходится добывать воду. Она рано заметила, что бремя распределяется неравномерно. Семья без безопасного крана не просто пьет худшую воду; она теряет часы людей, в подавляющем большинстве женщин и девочек, отправленных на ее поиски, и она теряет девочек, которые перестают ходить в школу.

«Вместо того чтобы проводить время со своими семьями, вместо того чтобы работать и зарабатывать деньги, женщины вынуждены каждый день часами ходить за водой», — сказала она. Это показательная фраза, и не из-за сочувствия. Куруп представила водный кризис как кражу времени и заработка — это скорее экономический, чем гуманитарный аргумент — и эта формулировка дает ключ к тому, как она подошла к химии. Целью никогда не был лабораторный очиститель. Это было нечто настолько дешевое и пассивное, что сэкономленные часы не тратились бы на обслуживание.

Версия первая: цемент, цинк и солнечный свет

В 2012 году Куруп приняла участие в конкурсе Discovery Education 3M Young Scientist Challenge с недорогим методом очистки воды на солнечной энергии. Она победила и получила 25 000 долларов.

Конструкция не была фильтром в обычном смысле барьера, который задерживает частицы. Это был фотокаталитический композит: диоксид титана и оксид цинка, связанные в портландцемент вместе с полыми стеклянными микросферами, так что солнечный свет, падающий на материал, вызывал разрушение того, что было в воде, а не просто улавливал это. Цифры, которые она сообщила, были прямыми и проверяемыми. Общее количество кишечных палочек — стандартного индикаторного организма фекального загрязнения — упало с 8 000 колониеобразующих единиц до 50. Метиленовый синий, который она использовала в качестве тестового субстрата, окислялся быстрее, чем при стандартной солнечной дезинфекции — низкотехнологичной практике оставления воды на солнце, которую ее композит был призван превзойти.

Это сравнение важнее, чем сам приз. Солнечная дезинфекция является действующим методом именно потому, что она ничего не стоит, и любая замена, претендующая на доступность, должна доказать, что стоит дополнительных усилий. Ориентир Куруп был выбран честно.

Версия вторая: придание блоку пористости

Она продолжала работать над этим три года, и материал второго поколения стал качественно другим объектом. В 2014 году она стала финалисткой международного Стокгольмского молодежного водного приза (Stockholm Junior Water Prize) с проектом, название которого является справедливым описанием всей работы: «Новый фотокаталитический проницаемый композит для разложения органических веществ и инактивации бактерий в сточных водах». Ключевое слово здесь — проницаемый (pervious). Вместо фотоактивной поверхности, по которой должна была течь вода, она создала проницаемое тело, через которое вода могла проходить, объединив песок, диоксид титана, портландцемент и нитрат серебра.

Результаты перешли от многообещающих к решающим: сокращение общего количества бактерий группы кишечной палочки на 98 процентов сразу после фильтрации и 100-процентная инактивация кишечной палочки после пятнадцати минут воздействия солнечного света. Теперь последовательно работали два механизма — физическое прохождение через композит, а затем фотокаталитическая доочистка на солнце. В 2015 году эта работа получила премию National Geographic на Google Science Fair, а в январе того же года Forbes включил ее в список «30 до 30» в энергетике. Журнал Teen Vogue рассказал о ее экологической работе.

От научной выставки к социальному предпринимательству

Шаг, который большинство молодых лауреатов никогда не делают, был сделан в 2016 году, когда Куруп основала Catalyst for World Water, социальное предприятие, созданное для глобального распространения ее технологии очистки. Это признание в организационной форме того, что сложной частью чистой воды никогда не была химия. С тех пор она стала студенткой Стэнфордской медицинской школы, планируя сосредоточиться на нейробиологии — поворот от цемента к мозгу, который предполагает, что работа с водой была продиктована меньше пожизненной привязанностью к материаловедению, чем проблемой, которая возникла и не отпускала ее.

Почему Дипику называют гением

Слово привязывается к Куруп главным образом из-за «сжатия»: она сделала в четырнадцать лет то, что компетентный аспирант делает в двадцать шесть, и сделала это снова, лучше, в семнадцать. Конкретное когнитивное качество, которое демонстрируется, — это не сырая вычислительная мощность. Это выбор проблемы и итерация. Она выбрала цель с четким, дешевым аналогом, который нужно превзойти, выбрала измеримые конечные точки (количество кишечных палочек, скорость окисления красителя), которые невозможно было подделать, а затем, что принципиально важно, вернулась и перестроила материал, когда первая версия сработала. Три года доработки проекта, который уже выиграл 25 000 долларов, — это самая негламурная и научно серьезная часть ее послужного списка.

Честный контраргумент существенен. Общественный послужной список приписывает ей призы, а не рецензируемую валидацию, масштабное развертывание в полевых условиях или независимую репликацию; сокращение количества кишечных палочек на 98 процентов в контролируемом тесте — это далеко от сельского водоснабжения, и статья, документирующая ее карьеру, не показывает, что этот разрыв закрывается. Ее отец — профессор гражданского строительства, что не является дисквалификацией, но является контекстом. И никто из цитируемых в записях не называет ее гением; этот ярлык — то, что общественность приклеила подростку, который очень рано и очень хорошо справился с реальной проблемой. Этого достаточно впечатляюще без преувеличений.

Наследие

Долгосрочный вклад Куруп может оказаться в такой же степени риторическим, как и химическим: она доказала, что водный кризис — это проблема времени и дохода, и настаивала на том, что любое решение должно измеряться по сравнению с самым дешевым, что люди уже делают. Останется ли Catalyst for World Water внедрять ее композит в полевых условиях — остается открытым вопросом. Ее собственное внимание переключилось на нейробиологию, и стоит отметить, что тот же инстинкт — найти конкретный механизм, а затем атаковать его — хорошо работает везде.