🇺🇸 Justin Huang

二十一世纪最具决定性的污染物几乎不可见。微塑料——小于五毫米的碎片——已在海洋、饮用水、人类血液和人类肺部中被发现,而全球尚无廉价、可扩展的方法将其从水中去除。2024年,最有希望的答案之一并非来自国家实验室,而是来自德克萨斯郊区的两名十七岁少年。

Justin Huang和他的研究伙伴Victoria Ou都是休斯顿附近伍德兰兹市的学生,他们设计了一种根本不使用滤网的过滤装置。它使用声波。

他们的发明将超声波——超出人类听觉范围的高频声波——引导至流动的水中。声学力将悬浮的微塑料颗粒物理性地推向水流的一侧,使清洁水通过,而浓缩的污染物则被捕获。没有滤网堵塞,没有膜需要更换。

在实验室测试中,该装置在一次过滤中去除了84%至94%的悬浮微塑料颗粒——这一数据使这个科学展原型达到了严肃环境工程的水平。

2024年5月,Huang和Ou在洛杉矶举行的Regeneron国际科学与工程博览会上展示了题为《利用超声波进行微塑料过滤》的项目——这是全球最大的国际大学预科科学竞赛,来自数十个国家的约2,000名决赛选手竞逐超过900万美元的奖金。

他们获得了博览会的最高荣誉:Gordon E. Moore未来世代积极成果奖,价值50,000美元,该奖以Intel联合创始人命名。两人还获得了地球与环境科学类别的5,000美元一等奖。

Moore奖并非仅因巧思而颁发;其标准就在名称中——对未来世代具有积极成果的工作。评审们的裁决是,由两名高中生发明的声学微塑料过滤技术,是最有可能对他们这一代将继承的世界产生影响的项目。

随后而来的是全国性报道,从休斯顿电视台到Grist等环境媒体,后者将这对搭档描绘为一种不同类型的青年活动家:用工程解决方案而非抗议标语应对生态危机的青少年。

Huang和Ou表示,他们正在努力扩大系统规模——改进设计,使在实验室通道中有效的技术有朝一日能在水处理厂的规模上运作,届时声学阵列可能在微塑料到达水龙头或河口之前将其拦截。

他们选择的问题赋予了这项工作以分量。传统的水处理从未被设计用来捕获如此微小的颗粒;大多数微塑料直接通过市政系统。一种无需物理滤网即可浓缩颗粒的方法——运行成本低廉,无堵塞问题——恰好解决了一直困扰专业工程师的难题。

Huang的成就使他加入了ISEF获奖者的谱系,这些人将博览会作为跳板:过去的获奖者已经创办公司、发表里程碑式研究并赢得成人科学界的奖项。特别是Gordon E. Moore奖,已成为那些创意超越展览厅的青少年的标志。

他与Ou分享成就的每一步——合作本身就是故事的一部分。两名学生,一个问题,以及一项被重新用作环境工具的物理学:这是科学展览存在的意义所在的那种伙伴关系。

竞赛的规模凸显了这一成就。ISEF是高中科学界的奥林匹克:来自数十个国家数百场区域和全国博览会的获胜者汇聚一堂,携带经专业科学家审核的项目,竞逐超过九百万美元的奖金。赢得唯一的最高奖项,意味着在那一年被评为全球最大青年科学人才输送管道中最具影响力的年轻科学头脑。

两人利用的物理学——声泳,即声辐射力作用下颗粒的运动——是专业研究的活跃领域,更常应用于微流控和医学实验室,而非环境工程。他们的洞察在于转化:采用一种用于分选细胞的实验室技术,并询问它是否能从供水中分选污染物。这种跨领域移植工具的本能,正是区分发明性科学家与熟练学生的关键。

Huang的德克萨斯根源也是故事的一部分。伍德兰兹市位于休斯顿周边——该地区的经济建立在石油化工之上,而该行业的产品成为世界上的微塑料。来自该地区的两名学生建造了从水中清除塑料的机器,这是一种世代对称性,赋予了这个故事全国性的共鸣。

无论超声波过滤器成为基础设施还是保持为出色的概念验证,Huang的十七岁之年已经承载了一项罕见的殊荣:他审视了地球上最顽固的污染问题之一,并在完成高中学业之前,可衡量地将其推向了解决方案。