🇺🇸 Justin Huang

Определяющий загрязнитель XXI века почти невидим. Микропластик — фрагменты размером менее пяти миллиметров — обнаружен в океанах, питьевой воде, крови и лёгких человека, и у мира нет дешёвого масштабируемого способа извлечь его из воды. В 2024 году один из самых перспективных ответов появился не в национальной лаборатории, а у двух семнадцатилетних в техасском пригороде.

Justin Huang и его партнёр по исследованию Victoria Ou, оба учащиеся в Вудлендсе близ Хьюстона, спроектировали фильтрационное устройство, которое вообще не использует фильтр. Оно использует звук.

Их изобретение направляет ультразвуковые волны — высокочастотный звук за пределами диапазона человеческого слуха — через текущую воду. Акустическая сила физически выталкивает взвешенные частицы микропластика в одну сторону потока, так что чистая вода проходит дальше, а концентрированные загрязнители улавливаются. Никакой сетки, которую можно забить, никакой мембраны, которую нужно менять.

В лабораторных испытаниях устройство удалило от 84 до 94 процентов взвешенных частиц микропластика за один проход — результаты, которые ставят школьный научный проект в один ряд с серьёзной экологической инженерией.

В мае 2024 года Huang и Ou представили проект под названием «Применение ультразвука для фильтрации микропластика» на Regeneron International Science and Engineering Fair в Лос-Анджелесе — крупнейшей международной научной олимпиаде для школьников, где около 2000 финалистов из десятков стран борются за призы на сумму свыше $9 миллионов.

Они ушли с высшей наградой ярмарки: Gordon E. Moore Award for Positive Outcomes for Future Generations стоимостью $50 000, названной в честь сооснователя Intel. Пара также получила первую премию в $5000 в категории «Науки о Земле и окружающей среде».

Moore Award вручается не просто за изобретательность; критерий заложен в самом названии — работа с позитивными результатами для будущих поколений. Вердикт судей гласил, что акустическая фильтрация микропластика, изобретённая двумя старшеклассниками, стала проектом, с наибольшей вероятностью имеющим значение для мира, который унаследует их поколение.

Последовало национальное освещение — от хьюстонского телевидения до экологических изданий вроде Grist, которое представило пару как активистов нового типа: подростков, ответивших на экологический кризис не протестным плакатом, а инженерным решением.

Huang и Ou заявили, что работают над масштабированием системы — совершенствуют конструкцию так, чтобы то, что работает в лабораторном канале, однажды заработало в масштабе очистных сооружений, где акустические массивы могли бы перехватывать микропластик ещё до того, как он попадёт в кран или устье реки.

Проблема, которую они выбрали, придаёт работе вес. Традиционная очистка воды никогда не была рассчитана на улавливание таких мелких частиц; большая часть микропластика проходит напрямую через муниципальные системы. Подход, концентрирующий частицы без физических фильтров — дешёвый в эксплуатации, нечему засоряться — устраняет именно тот пробел, который расстраивал профессиональных инженеров.

Достижение Huang помещает его в родословную лауреатов ISEF, использовавших ярмарку как стартовую площадку: прошлые победители основывали компании, публиковали знаковые исследования и получали награды взрослой науки. Gordon E. Moore Award, в частности, стал маркером для подростков, чьи идеи перерастают выставочный зал.

Он разделяет каждый шаг достижения с Ou — само сотрудничество является частью истории. Два ученика, одна проблема и фрагмент физики, перепрофилированный в экологический инструмент: это именно тот тип партнёрства, для создания которого и существуют научные ярмарки.

Масштаб конкурса обрамляет достижение. ISEF — это Олимпийские игры школьной науки: победители сотен региональных и национальных ярмарок из десятков стран сходятся с проектами, проверенными профессиональными учёными, соревнуясь за призы на сумму свыше девяти миллионов долларов. Взять единственный главный приз означает быть признанным в этом году самым значимым молодым научным умом в крупнейшем мировом конвейере таких умов.

Физика, которую использовала пара — акустофорез, перемещение частиц под действием акустической радиационной силы — является активной областью профессиональных исследований, чаще применяемой в микрофлюидике и медицинских лабораториях, чем в экологической инженерии. Прозрение заключалось в трансляции: взять лабораторную технику для сортировки клеток и спросить, может ли она сортировать загрязнения из водоснабжения. Именно этот инстинкт переноса инструментов между областями отличает изобретательных учёных от способных студентов.

Техасские корни Huang — тоже часть истории. Вудлендс находится на орбите Хьюстона — региона, чья экономика была построена на нефтехимии, отрасли, продукция которой превращается в мировой микропластик. Два ученика из этого региона, создающих машину, очищающую воду от пластика, — это та самая межпоколенческая симметрия, которая придала истории национальный резонанс.

Станет ли ультразвуковой фильтр инфраструктурой или останется блестящим доказательством концепции, семнадцатый год Huang уже несёт редкое отличие: он посмотрел на одну из самых упрямых проблем загрязнения планеты и продвинул её измеримо ближе к решению — ещё до окончания средней школы.