Znanost!

Jedna od neobičnih stvari u kampanji za javnu funkciju je da je vaš život nužno sveden na skup zvučnih zapisa. Nisu u krivu - ali daleko su od završetka. A sama količina javnih angažmana i ograničeno vrijeme međusobne interakcije otežava odgovor na detaljna pitanja s bogatstvom koje zaslužuju. To se posebno odnosi na odgovore koji zahtijevaju detalje i nijanse, zbog kojih polovina publike može zaspati.

Imajući to u vidu, evo pokušaja da odgovorim na jedno od pitanja koja mi se često postavljaju, ali rijetko mogu u potpunosti odgovoriti. "Što ste radili dok ste radili kao znanstvenik? A što je s tim iskustvom relevantno za sjedećeg člana Kongresa? "

7 godina znanstvenika

Tijekom moje starije godine na faksu, razmišljajući o mogućnostima karijere, znao sam dvije stvari. Prvo, volio sam svoj glavni (Molekularna biologija i Biokemija), a posebno tečajeve iz genetike, molekularne biologije i organske kemije. Dvoje, za razliku od svih ostalih u mojoj mažoretkinji, nisam htio biti liječnik. Stoga sam počeo hladno nazivati ​​izvršne direktore u bilo kojoj tvrtki koju sam mogao pronaći da se činilo kao da mogu zaposliti ljude poput mene. (Hubris mladosti!) Šačica koja je prihvatila moj poziv složila se da je preddiplomski studij potreban, ali nedovoljan. Morao bih ići na diplomski fakultet ako bih želio ikada dobiti smislen posao na tom polju. I morao bih steći i malo praktičnog iskustva u radnom laboratoriju prije nego što bih mogao pružiti bilo kakvu vrijednost njihovim firmama.

Taj savjet doveo me do prvog posla na Medicinskoj školi Tufts u laboratoriju dr. Barryja Goldina. On i njegov kolega otkrili su novu vrstu bakterija koja je usko povezana s bakterijama koje se koriste za izradu jogurta. Otkrili su da kad se doda u hranu štakora kao probiotik, čini se da mijenja štakora određene hormone koji su odvojeno otkrili da smanjuju rizik od raka. Doktor Goldin se posebno usredotočio na sposobnost tog dodatka prehrani da utječe na markere raka debelog crijeva i dojke.

Za prve smo još bili u fazi ispitivanja na životinjama, a moj zadatak je bio upravljati prilično velikom populacijom laboratorijskih štakora na dvije različite dijete, a zatim računati i mjeriti komparativnu učestalost i veličinu tumora debelog crijeva u svakoj. Za istraživanje raka dojke prešli smo na ispitivanja na ljudima i imali smo veliki broj žena koje su se dobrovoljno prilagodile prehrani za naše istraživanje, a zatim došle u laboratorij da nam daju uzorke urina, krvi i fekalija.

[Kratki predah od razgovora o znanosti kako bih vas zamolio da razmislite o mom nevoljama kao samohranom muškarcu u Bostonu u mojim 20-ima, pokušavajući odgovoriti na pitanje "pa, što vi radite za posao?" Dok sam radio vikendom u Boylston St. baru scena. "Pored eutanaziranja štakora, sakupljam uzorke fekalija, urina i krvi od žena prije i nakon menopauze!" Nije bilo tako učinkovito kao što možda mislite.]

Iako sam tokom te dvije godine naučio puno o tome kako „raditi“ znanost, također sam naučio nešto veće o samom procesu znanosti. Znanost koju čitate u udžbenicima govori povijest obrnuto. "Evo Darwinove teorije evolucije, i evo kako je to smislio." "Evo teorije radioaktivnosti Marie Curie i evo kako je to shvatila." No, nauka u praksi kreće se u drugom smjeru. Svakodnevni rad znanstvenih istraživanja puno je mesičnija priča o lažnim počecima, neuspjelim hipotezama, loše vremenskim kvarovima opreme, neriješenim zagonetkama i ćorsokacima. Istovremeno je svjetovna i fascinantna, zamorna i precizna. A to je posao koji ovisi o puno mladih, pametnih i vrlo metodičnih ljudi koji će uložiti u sate rada kako bi prikupljali gigabajte podataka koje je dr. Sc. vođenje laboratorija može nadamo se pogledati jedan dan i otkriti neki prethodno nezapaženi obrazac. Uživao sam u kolegama i poslu, ali nakon dvije godine, bio sam spreman krenuti dalje.

Tako sam nastavio postdiplomsku školu na Dartmouth Collegeu da bih stekao M.S. s dr. Lee Lyndom. Lee je godinama bio na čelu istraživanja celuloznog etanola. Etanol su naravno stvari zbog kojih je pivo zanimljivo. To je i oksigenat goriva, oktanski potisnik i sve važniji dio američke automobilske mreže za gorivo. U Americi se proizvodi prvenstveno od kukuruza, a izazvao je veliki broj ekoloških i ekonomskih zabrinutosti zbog intenziteta gnojiva kukuruza kao usjeva i ekonomskih izazova urođenih miješanjem naših lanaca hrane i goriva.

Postupak proizvodnje etanola nije kompliciran. Ljudi su smislili kako to učiniti prije više od 2000 godina, a osnovna ideja je i dalje ista, bilo da se koristi u najfinijoj francuskoj vinariji ili pak najgušnijem podrumskom orlu još uvijek. Unosite slatku vodu. Dodajte kvasac. Pokriti. Pričekajte da mjehurić prestane. Voila. Problem iz perspektive goriva je taj što je slatka voda (bilo da je riječ o grožđem soku, melasi, kukuruznoj kaši ili slanom ječmu) prilično skupa po jedinici energije. To je, ukratko, zašto je teško da tradicionalno proizvedeni etanol može biti troškovno konkurentan benzinu.

Leejev uvid je bio da šećer u prirodi postoji u više oblika. Može biti u slobodnim molekulama (mislite stolni šećer). Može se sastaviti u duge lance „polisaharida“ kao škrob (mislim, krumpir). Ili se može organizirati u čvršće kristalnu strukturu poput celuloze (misli drvo). Biljke prirodno čine te spojeve način skladištenja šećera. Gljivice i bakterije koje žive na šumskom dnu (ili u kompostnim gomilama) razvile su se da razbiju te složene spojeve u šećer koji potom probavljaju za energiju. I općenito, što je kemijska struktura složenija, to je sirovina jeftinija. Dakle, ako bismo mogli razviti fermentacijske sustave koji bi koristili bakterije u kompostnim jamama umjesto kvasca hrane, dramatično bismo proširili potencijal korištenja etanola, znatno bez ekonomskih i okolišnih izazova od etanola na bazi kukuruza.

Moj posao? Pokušajte natjerati reaktore da rade. Naime, iako smo imali dobre sustave za preradu drva u etanol, koncentracije koje smo napravili bile su preniske da bismo ih se ekonomski nadoknadile. Prethodnik u laboratoriju (Sunitha Baskaran) pokazao je da se naša ograničenja odnose na činjenicu da su naše bakterije stvorile jednu molekulu octene kiseline za svaku molekulu etanola. Budući da je kiselina na kraju smanjila pH naših reaktora, morali smo dodati kaustiku kako ne bi ubili naše bakterije, bilo u obliku kalijevog hidroksida ili natrijevog hidroksida. Sunitin uvid je bio da iako bismo mogli povećati proizvodnju dodavanjem kaustike, s vremenom su razine natrija i / ili kalija postale toksične. To je postala polazna točka za moje vlastito istraživanje.

Konkretno, počeo sam pokušati zamijeniti natrij i kalij hidroksid kaustičnim otopinama koje su obično netopljive. To bi nam omogućilo da u svoj reaktor ubacimo velike količine materijala (krute faze) koji bi se otapali samo onoliko koliko je potrebno da neutralizira kiselinu, ali bi se zatim taložili kao karbonatni spojevi u čvrstoj fazi. Kemija je ovdje manje bitna od mehaničkog utjecaja: ono što je bilo reaktor tamo gdje su ulazile tekućine, miješale su se i izlijevale sada je bio reaktor u koji su ulazile tekućine i krute tvari, stapale se okolo, a zatim se morale uklanjati bez koncentriranja svih krutih tvari na dnu posude. Problem biologije postao je problem kemije i postao je problem strojarstva.

Je li upalilo? Nekako. Ali probleme u tekućini sa miješanom fazom pokazalo se mnogo teže u stvarnom svijetu nego na papiru. Napaje su začepljene i pumpe su se zaglavile mnogo češće nego nekada, a svaki popravak unosio je moguće onečišćenje u fermentor. A svaki kontaminirani fermentor koštao je 2 tjedna podataka. (Leeov laboratorij otada je riješio taj problem genetskim modificiranjem bakterija kako bi se uklonile njihove staze za stvaranje kiselina.) Međutim, postupno sam postao zainteresiran za još jedan problem - naime, iako ih niska cijena celuloznih materijala čini privlačnima kao sirovina na tržištu goriva procesi pretvorbe su notorno neučinkoviti iz prostog razloga što 40–60% drvne sječke nije celuloza. To je poput pokušaja stvaranja vrhnja od punomasnog mlijeka - to možete, ali osim ako također ne radite nešto s obranim mlijekom, to je veoma rasipno.

Zbog toga sam glavninu magistarskog rada potrošio na razvijanje detaljnih i sofisticiranih računalnih modela čitavog procesa proizvodnje etanola, uključujući pomoćnu infrastrukturu potrebnu za proizvodnju topline i energije za pokretanje tih postrojenja. Uspio sam pokazati da u zaista integriranom energetskom postrojenju možemo upotrijebiti „otpadni“ dio drva za proizvodnju topline i snage potrebne za pokretanje cjelokupnog rada. Štoviše, ako pretpostavimo da koristimo tehnologije pretvaranja topline i električne energije nove generacije (koliko smo koristili za tehnologije proizvodnje etanola), etanolna postrojenja mogla bi biti i neto proizvođač električne energije u elektroenergetskoj mreži, pored proizvodnje goriva, stvarajući mogućnost značajnih poboljšanja u ukupnoj učinkovitosti goriva.

Nakon mature, angažirao me Arthur D. Little, gdje sam se pridružio grupi koja je upravo razvila tehnologiju za pretvaranje benzina u vodik koja bi se uklopila u automobil. Tim koji je razvio tu tehnologiju pretvorio se u zaseban posao, ostavljajući ADL nagle potrebe za ljudima koji imaju stručnost u novim tehnologijama za pretvorbu energije i goriva. Moj prvi zadatak bio je izgraditi računalni model kemije izgaranja koji je uključivao katalitički postupak u čvrstoj fazi. Morao sam proći tečaj sudara u programiranju C ++, ali kombinacija višefaznog sustava i računalnog modeliranja kemijskih procesa savršeno se pokupila od mjesta na kojem je stala magistarska teza. Naknadni projekti, uključujući procjenu troškova proizvodnje za tehnologiju gorivnih ćelija nove generacije, pročišćavanje rotacijskih („Wankel“) tehnologija motora, komparativne procjene različitih tehnologija metal-hidrida, olova i litij-jonskih akumulatora u ranoj fazi i niz zadataka za Nizozemska vlada procijenila bi razne gorivne lance bez ugljika u koje bi potencijalno mogli uložiti kako bi osigurali najnižu cijenu i najčišću budućnost Nizozemske.

Postepeno, moja je uloga postala strateški i manje znanstvena, a kad sam 2000. godine prešao iz ADL-a u poduzetnika, zapravo sam svoju „tešku znanstvenu“ karijeru stavio iza sebe. Ali ne bez poduzimanja nekoliko lekcija koje su me od tada informirale o svakom problemu.

  1. Uvijek dovodite u pitanje svoje hipoteze. Svi patimo od pristranosti potvrde, ali najučinkovitiji način postavljanja najzanimljivijih znanstvenih problema je raditi pod pretpostavkom da su vaši zaključci pogrešni. Pokušajte dokazati da nisu u pravu i otkrit ćete sve vrste zanimljivih lekcija, najmanje o (obično uskim) nizu okolnosti u kojima je vaša teorija točna. Ali ako samo pokušate dokazati svoje teorije ispravnim, često ćete biti zaslijepljeni istinom.
  2. Svaki problem vrijedan rješavanja uključuje puno grunta rada. Ne postoji sjaja u ispunjavanju tablica podataka ili numeriranju uzoraka tkiva ili usklađivanju računovodstvenih zapisa. Ali ako ti poslovi nisu dobro obavljeni, velika slika nije dostupna. Ili grunite radite sami, ili se okružite dobrim ljudima koji hoće. Pobrinite se da znaju da znate da o njima ovisite (i cijenite!).
  3. Prilike su unutar problema. Trčanje iz problema emocionalno je jednostavno. Zaroniti u njih je teško - ali češće od toga, to ronjenje pruža fascinantne mogućnosti.
  4. Konačno, znanje stvari je zabavno. Otkrivanje problema, ljuštenje luka i identifikacija uzroka jedini su način na koji smo ikada rješavali probleme bilo koje složenosti. Previše biznismena, političara i neuspjelih znanstvenika zapelo je za zvučne bite i neupitne paradigme. Uspijevamo kao društvo kad smo kopali.

Sean Casten demokratski je kandidat za kongres u 6. okrugu države Illinois. Da biste saznali više o Seanu, posjetite www.castenforcongress.com.