Lösung des Wasserproblems

Forscher von UChicago, Argonne und UCLA beleuchten in dem neuen dreibändigen Nachschlagewerk Fortschritte in der Wasserforschung, -erkennung und -aufbereitung

Weltwissenschaftlich

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Bildnachweis: World Scientific

Wasser ist eine unverzichtbare Ressource für unsere Gesellschaft. Allerdings ist die Versorgung mit erneuerbarem Süßwasser weltweit begrenzt und es gibt keinen Ersatz. Weltbevölkerungs- und Wirtschaftswachstum, Urbanisierung und Klimawandel verschärfen die zunehmende Belastung der Süßwasserversorgung zusätzlich. Eine entscheidende Strategie zur Bewältigung der aktuellen globalen Wasserherausforderung besteht in der effizienten Aufbereitung und Entsalzung von Wasser, um Recycling, Rückgewinnung und Wiederverwendung von Abwasser zu ermöglichen. Intelligente Sensoren können die Sicherheit der Trinkwasserversorgung verbessern, indem sie frühzeitig vor Verunreinigungen warnen, Energie sparen und die Umwelt schützen, indem sie die Wasserqualität vor und nach einem Wasseraufbereitungsprozess überwachen, um eine präzise Dosierung von Energie und Chemikalien zu ermöglichen und eine zweckorientierte Nutzung zu ermöglichen Wasseraufbereitung zur Erleichterung der Wasserwiederverwendung.

Das weltweite wissenschaftliche Nachschlagewerk der Wasserwissenschaften (in 3 Bänden) behandelt die neuesten wissenschaftlichen Fortschritte und Lösungen bei der Bewirtschaftung und Aufbereitung von Wasser als lebenswichtiger Ressource. Der erste Band, Band 1: Molecular Engineering of Water Sensors, stellt die modernste Wassersensorforschung vor, die auf molekularer Technik und Technologien basiert, darunter Feldeffekttransistoren, optische Fasern, elektrochemische Technologien, Oberflächenwellentechnologien, DNA- und Aptamer-basierte Technologien, mikrofluidische Technologien und Smartphone-basierte Technologien. Der zweite Band, Band 2: Nanotechnology for Water Treatment and Water Interfaces, präsentiert neue, auf Nanotechnologie basierende Forschungsarbeiten zur Wasseraufbereitung. Zu den wichtigsten Technologien zur Wassersanierung gehören Adsorption, Membranfiltration (z. B. Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose), kapazitive Entionisierung und katalytischer Abbau sowie Methoden zur Minimierung von Ablagerungen und Verschmutzung. Der dritte Band, Band 3: Aktueller Status und neue Technologien in der Wasserentsalzung, beleuchtet die jüngsten Fortschritte bei Wasserentsalzungstechnologien wie Koagulation und Flockung, Membranfiltration, Membrandestillation und Elektrodialyse.

„Viele Orte auf der Welt leiden unter Wasserknappheit. Der anhaltende Klimawandel und die wachsende Weltwirtschaft sind die Haupttreiber für die Ausweitung der Wasserkrise auf viele Teile unserer Welt“, sagt Prof. Matthew Tirrell, Chefredakteur des mehrbändiges Werk. „Die Wasserwiederverwendung ist der grundlegende Ansatz zur Bewältigung unserer globalen Wasserherausforderung. Wir benötigen kostengünstige Sensoren und energieeffiziente Wasseraufbereitungstechnologien, um eine höhere Wasserwiederverwendungsrate, intelligentere, zweckdienlichere Wassersysteme und damit mehr zu ermöglichen nachhaltige Zukunft."

Dieser Referenzsatz wird von führenden Experten für Wassersensorik und Wasseraufbereitung aus der ganzen Welt, darunter den USA, Australien, Belgien, Kanada, China, Hongkong, Indien, Israel, Korea, Malaysia, Singapur, der Türkei und den Vereinigten Arabischen Emiraten, bereitgestellt und ist eine wertvolle Ressource nicht nur für erfahrene Forscher, sondern auch für Studenten und Doktoranden, die in das spannende Gebiet der Wasserforschung einsteigen.

Das weltweite wissenschaftliche Nachschlagewerk der Wasserwissenschaften (in 3 Bänden) Der Einzelhandelspreis beträgt 1.490 US-Dollar bzw. 1.190 GBP (pro Hardcover-Set) und ist auch in elektronischen Formaten erhältlich. Um das Buch zu bestellen oder mehr darüber zu erfahren, besuchen Sie http://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/12514.

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Über die Herausgeber

Matthew Tirrell ist Dekan der Pritzker School of Molecular Engineering und Robert A. Millikan Distinguished Service Professor an der University of Chicago. Bevor er 2011 Dekan wurde, war Dr. Tirrell Arnold-und-Barbara-Silverman-Professor und Vorsitzender der Abteilung für Bioingenieurwesen an der University of California, Berkeley, sowie Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik und Chemieingenieurwesen und Fakultätswissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory . Zuvor war er zehn Jahre lang Dekan für Ingenieurwissenschaften an der University of California, Santa Barbara.

Dr. Tirrell begann seine akademische Karriere an der University of Minnesota als Assistenzprofessor in der Abteilung für Chemie- und Werkstofftechnik und wurde später Leiter der Abteilung. Er fungierte außerdem als stellvertretender Labordirektor für Wissenschaft am Argonne National Laboratory, wo er für die Integration der Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen des Labors sowie der wissenschaftlichen und technologischen Fähigkeiten verantwortlich war.

Dr. Tirrell ist ein bahnbrechender Forscher in den Bereichen Biomolekulartechnik und Nanotechnologie, der sich auf die Manipulation und Messung der Oberflächeneigenschaften von Polymeren spezialisiert hat, bei denen es sich um Materialien handelt, die aus langen, flexiblen Kettenmolekülen bestehen. Seine Arbeit verbindet mikroskopische Messungen intermolekularer Kräfte mit der Schaffung neuer Strukturen. Seine Arbeit lieferte neue Einblicke in die Eigenschaften von Polymeren, insbesondere in Oberflächenphänomene wie Adhäsion, Reibung und Biokompatibilität, sowie in neue Materialien, die auf der Selbstorganisation synthetischer und bioinspirierter Materialien basieren. Dr. Tirrell hat viele Auszeichnungen erhalten, darunter den Polymer Physics Prize der American Physical Society und die Wahl in die National Academy of Sciences, die National Academy of Engineering und die American Academy of Arts and Sciences.

Junhong Chen ist derzeit Crown Family Professor an der Pritzker School of Molecular Engineering der University of Chicago. Er ist außerdem leitender Wasserstratege, leitender Wissenschaftler und wissenschaftlicher Leiter für Argonne in Chicago am Argonne National Laboratory. Bevor er nach Chicago kam, war Dr. Chen Programmdirektor für das Engineering Research Centers (ERC)-Programm der National Science Foundation (NSF) und Co-Vorsitzender der NSF-weiten ERC-Arbeitsgruppe zur Gestaltung der ERC-Planungsstipendien Programm und das Gen-4 ERC-Programm. Als Vertreter der technischen Direktion der NSF war Dr. Chen auch Mitglied der NSF-weiten Arbeitsgruppen für das NSF Graduate Research Fellowship und die NSF Research Traineeship-Programme. Bevor er im Mai 2017 zur NSF kam, war er Distinguished Professor für Maschinenbau und Materialwissenschaft und -technik sowie Excellence in Engineering Faculty Fellow für Nanotechnologie an der University of Wisconsin-Milwaukee (UWM) und Regent Scholar der Universität des Wisconsin-Systems. Außerdem war er sechs Jahre lang Direktor des NSF Industry-University Cooperative Research Center on Water Equipment & Policy der UWM. Er gründete NanoAffix Science, LLC, um Echtzeit-Wassersensoren auf Basis zweidimensionaler Nanomaterialien zu kommerzialisieren.

Dr. Chen promovierte 2002 in Maschinenbau an der University of Minnesota und war von 2002 bis 2003 Postdoktorand für Chemieingenieurwesen am California Institute of Technology. Seine aktuelle Forschung konzentriert sich auf Nanomaterialinnovationen für Energie und ökologische Nachhaltigkeit, einschließlich realer Zeitsensoren zur Erkennung von Wasserverunreinigungen. Dr. Chen hat mehr als 260 Zeitschriftenartikel veröffentlicht und wurde in den letzten vier Jahren von Clarivate Analytics als einer der am häufigsten zitierten Forscher (Top 1 %) in der Kategorie Materialwissenschaft oder fachübergreifender Forschung aufgeführt. Die Forschung von Dr. Chen hat zu neun Patenten, fünf angemeldeten Patenten und dreizehn Lizenzvereinbarungen geführt. Durch beispielhafte Industriepartnerschaften und sein universitäres Start-up-Unternehmen ist er ein Pionier der Technologiekommerzialisierung. Dr. Chen ist gewähltes Mitglied der National Academy of Inventors und der American Society of Mechanical Engineers. Sein Start-up-Unternehmen NanoAffix wurde mit dem Wisconsin Innovation Award 2016 ausgezeichnet.

Dr. Yoram Cohen ist ein angesehener Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik (CBE) an der University of California, Los Angeles (UCLA) und Fakultätsmitglied des Institute of the Environment and Sustainability (1981–heute). Er ist Faculty Affiliate des California NanoSystems Institute und Associate Faculty des UCLA Center for Occupational and Environmental Health. Dr. Cohen ist außerdem außerordentlicher Professor an der Ben-Gurion-Universität (Abteilung für Entsalzung und Wasseraufbereitung, Zuckerberg-Institut für Wasserforschung). Er war Gastprofessor am Technion (1987–1988), an der Universitat Rovira i Virgili (Spanien 1994) und Distinguished Visiting Professor an der Victoria University (Australien 2006). Dr. Cohen ist Direktor der Water Technology Research (WaTeR) und Mitbegründer des Center for Environmental Implications of Nanotechnology (CEIN, 2008–2021), das 2012 den California Governor's Award in Green Chemistry erhielt. Er erhielt den Clarence (Larry) G. Gerhold Award (2019) und den Lawrence K Cecil Award (2003) von der AIChE Separations Division bzw. Environmental Division und wurde zum AIChE Fellow (2009) und Fellow der North American Membrane Society gewählt ( 2022). Im Jahr 2008 erhielt er den Ann C Rosenfield Community Partnership Prize für seine Umweltforschung, eine Belobigung des Landkreises Los Angeles, eine Anerkennungsurkunde des Senats des US-Bundesstaates Kalifornien und eine Bescheinigung über besondere Anerkennung des Kongresses (USA) für seinen Beitrag zur Gesetzgebung zum Schutz der Öffentlichkeit Gesundheit und engagierter Dienst an der Gemeinschaft. Dr. Cohen ist ein anerkannter Experte und Technologieinnovator in den Bereichen Wasseraufbereitung/-reinigung und -entsalzung, Membrantrennung, Umweltverträglichkeitsprüfung, Toxizitätsmodellierung, maschinelles Lernen und Nanoinformatik mit über 270 wissenschaftlichen Veröffentlichungen, fünf herausgegebenen Büchern, über 470 Konferenzpräsentationen und 190 eingeladenen Vorträgen . Er ist Redaktionsmitglied mehrerer wissenschaftlicher Fachzeitschriften, darunter Desalination, Scientific Data, Water Reuse (IWA Journal), Beilstein Journal of Nanotechnology, Water und Journal of Water Treatment and Desalination. Seine Forschung hat zur Entwicklung und zum Einsatz fortschrittlicher flexibler, selbstanpassender und energieoptimierter Wasserentsalzungssysteme, neuer Membranen und Überwachungstechnologien für Membranverschmutzung, Mineralablagerungen und Membranintegrität sowie zu Modellen und Software für die multimediale Umweltverträglichkeitsprüfung beigetragen. Nanoinformatik- und maschinelle Lernmodelle zur Toxizität von Chemikalien und technischen Nanomaterialien. Er engagiert sich außerdem für den Umweltschutz, die Wasserwiederverwendung und die Entwicklung einer sicheren Trinkwasserversorgung für benachteiligte Gemeinden.

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