Wissenschaft!

Eines der seltsamen Dinge bei Kampagnen für öffentliche Ämter ist, dass Ihr Leben notwendigerweise auf eine Reihe von Soundbites reduziert ist. Sie sind nicht falsch - aber sie sind bei weitem nicht vollständig. Und das schiere Volumen an öffentlichen Engagements und die begrenzte Zeit für Einzelgespräche machen es schwierig, detaillierte Fragen jemals mit dem Reichtum zu beantworten, den sie verdienen. Dies gilt insbesondere für Antworten, die Details und Nuancen erfordern und die Hälfte eines bestimmten Publikums in den Schlaf versetzen können.

In diesem Sinne ist hier ein Versuch, eine der Fragen zu beantworten, die mir oft gestellt werden, aber selten vollständig beantwortet werden können. „Was hast du gemacht, als du als Wissenschaftler gearbeitet hast? Und was ist mit dieser Erfahrung, die für ein sitzendes Mitglied des Kongresses relevant ist? “

7 Jahre Wissenschaftler

Während meines Abschlussjahres am College, als ich über Karrieremöglichkeiten nachdachte, wusste ich zwei Dinge. Zum einen liebte ich mein Hauptfach (Molekularbiologie und Biochemie) und insbesondere meine Kurse in Genetik, Molekularbiologie und organischer Chemie. Zweitens wollte ich, anders als alle anderen in meinem Hauptfach, kein Arzt sein. Also fing ich an, CEOs in jedem Unternehmen anzurufen, das ich finden konnte, als würden sie Leute wie mich beschäftigen. (Die Hybris der Jugend!) Die Handvoll, die meinen Anruf entgegennahmen, waren sich alle einig, dass ein Bachelor-Abschluss notwendig, aber unzureichend war. Ich müsste gehen, um einen Abschluss zu machen, wenn ich jemals einen sinnvollen Job auf diesem Gebiet bekommen wollte. Und ich müsste auch einige praktische Erfahrungen in einem Arbeitslabor sammeln, bevor ich ihren Unternehmen einen Mehrwert bieten kann.

Dieser Rat führte mich zu meinem ersten Job an der Tufts School of Medicine im Labor von Dr. Barry Goldin. Er und ein Kollege hatten eine neue Bakterienart entdeckt, die eng mit den Bakterien verwandt war, aus denen Joghurt hergestellt wurde. Sie entdeckten, dass Rattenfutter, wenn es als Probiotikum zugesetzt wurde, die Produktion bestimmter Hormone durch Ratten zu verändern schien, von denen separat festgestellt wurde, dass sie das Krebsrisiko verringern. Dr. Goldin hatte sich speziell auf die Fähigkeit dieses Nahrungsergänzungsmittels konzentriert, Marker für Dickdarm- und Brustkrebs zu beeinflussen.

Bei ersteren befanden wir uns noch in der Tierversuchsphase, und meine Aufgabe bestand darin, eine ziemlich große Population von Laborratten mit zwei unterschiedlichen Diäten zu verwalten und dann die Vergleichshäufigkeit und -größe von Dickdarmtumoren in jedem zu zählen und zu messen. Für die Brustkrebsforschung waren wir zu Studien am Menschen übergegangen und hatten eine große Anzahl von Frauen, die sich freiwillig gemeldet hatten, um ihre Ernährung für unsere Forschung anzupassen, und dann ins Labor kamen, um uns mit Urin-, Blut- und Stuhlproben zu versorgen.

[Eine kurze Pause vom Wissenschaftsgespräch, um Sie zu bitten, meine Notlage als einen einzelnen Mann in Boston in meinen 20ern zu betrachten und zu versuchen, die Frage zu beantworten: "Also, was machen Sie für die Arbeit?" Frage, als ich am Wochenende in der Boylston St. Barszene arbeitete. "Zusätzlich zum Einschläfern von Ratten sammle ich Stuhl-, Urin- und Blutproben von Frauen vor und nach der Menopause!" war nicht so effektiv, wie Sie vielleicht denken.]

Während ich in diesen zwei Jahren viel darüber gelernt habe, wie man Wissenschaft „macht“, habe ich auch etwas Größeres über den Wissenschaftsprozess selbst gelernt. Die Wissenschaft, die Sie in Lehrbüchern lesen, erzählt die Geschichte in umgekehrter Reihenfolge. "Hier ist Darwins Evolutionstheorie, und so hat er es herausgefunden." "Hier ist Marie Curies Theorie der Radioaktivität und hier ist, wie sie es herausgefunden hat." Aber die Wissenschaft in der Praxis bewegt sich in die andere Richtung. Die tägliche Arbeit der wissenschaftlichen Forschung ist eine viel chaotischere Geschichte von Fehlstarts, fehlgeschlagenen Hypothesen, zeitlich schlecht abgestimmten Gerätestörungen, ungelösten Rätseln und Sackgassen. Es ist gleichzeitig banal und faszinierend, langweilig und präzise. Und es ist ein Job, der von vielen jungen, klugen und sehr methodischen Leuten abhängt, die Arbeitsstunden investieren, um die Gigabyte an Daten zu sammeln, die der Doktorand gesammelt hat. Die Leitung des Labors kann hoffentlich einen Tag betrachten und ein zuvor unbemerktes Muster entdecken. Ich habe meine Kollegen und die Arbeit genossen, aber nach 2 Jahren war ich bereit, weiterzumachen.

Also ging ich zur Graduiertenschule am Dartmouth College, um einen MS bei Dr. Lee Lynd zu bekommen. Lee ist seit Jahren führend in der Erforschung von Ethanol auf Zellulosebasis. Ethanol ist natürlich das Zeug, das Bier interessant macht. Es ist auch ein Kraftstoffoxygenat, ein Oktanverstärker und ein zunehmend wichtigerer Teil des US-amerikanischen Kraftstoffnetzwerks. In Amerika wird es hauptsächlich aus Mais hergestellt und hat aufgrund der Düngemittelintensität von Mais als Nutzpflanze und der wirtschaftlichen Herausforderungen, die mit dem Mischen unserer Lebensmittel- und Kraftstoffrohstoffketten verbunden sind, eine Vielzahl von ökologischen und wirtschaftlichen Bedenken aufgeworfen.

Der Prozess der Herstellung von Ethanol ist nicht kompliziert. Die Menschen haben vor über 2.000 Jahren herausgefunden, wie es geht, und die Grundidee ist immer noch dieselbe, egal ob sie im schicksten französischen Weingut oder im schmuddeligsten Kellerraum verwendet wird. Holen Sie sich zuckerhaltiges Wasser. Hefe hinzufügen. Startseite. Warten Sie, bis das Sprudeln aufhört. Voila. Aus Kraftstoffsicht ist das Problem, dass zuckerhaltiges Wasser (ob in Form von Traubensaft, Melasse, Maisbrei oder Gerstenmalz) pro Energieeinheit ziemlich teuer ist. Kurz gesagt, deshalb ist es für traditionell hergestelltes Ethanol schwierig, mit Benzin kostengünstig zu sein.

Lees Erkenntnis war, dass Zucker in der Natur in mehreren Formen existiert. Es kann in freien Molekülen sein (denken Sie an Haushaltszucker). Es kann in langen „Polysaccharid“ -Ketten als Stärke aneinandergereiht werden (denken Sie an Kartoffeln). Oder es kann in einer engeren Kristallstruktur als Cellulose (denken Sie an Holz) organisiert sein. Pflanzen stellen diese Verbindungen auf natürliche Weise her, um Zucker zu speichern. Pilze und Bakterien, die auf dem Waldboden (oder in Komposthaufen) leben, haben sich entwickelt, um diese komplexen Verbindungen in Zucker zu zerlegen, den sie dann zur Energiegewinnung verdauen. Und im Allgemeinen ist der Rohstoff umso billiger, je komplizierter die chemische Struktur ist. Wenn wir also Fermentationssysteme entwickeln könnten, bei denen die Bakterien in Kompostgruben anstelle von Hefe in Lebensmittelqualität verwendet werden, könnten wir das Potenzial für die Verwendung von Ethanol erheblich erweitern, ohne die wirtschaftlichen und ökologischen Herausforderungen von Ethanol auf Maisbasis zu berücksichtigen.

Mein Job? Versuchen Sie, die Reaktoren zum Laufen zu bringen. Während wir über gute Systeme verfügten, um Holz in Ethanol umzuwandeln, waren die von uns vorgenommenen Konzentrationen zu niedrig, um wirtschaftlich wiedergewonnen zu werden. Ein Vorgänger im Labor (Sunitha Baskaran) hatte gezeigt, dass unsere Einschränkungen damit zusammenhängen, dass unsere Bakterien für jedes Ethanolmolekül ein Essigsäuremolekül hergestellt haben. Da die Säure schließlich den pH-Wert unserer Reaktoren senkte, mussten wir Ätzmittel hinzufügen, um unsere Bakterien weder in Form von Kaliumhydroxid noch in Form von Natriumhydroxid abzutöten. Sunithas Erkenntnis war, dass wir zwar die Produktion durch Zugabe von Ätzmittel steigern konnten, der Natrium- und / oder Kaliumspiegel jedoch selbst giftig wurde. Das wurde der Ausgangspunkt für meine eigene Forschung.

Insbesondere habe ich versucht, Natrium- und Kaliumhydroxid-Ätzlösungen zu ersetzen, die normalerweise unlöslich sind. Dies würde es uns ermöglichen, große Mengen (Festphasen-) Material in unseren Reaktor zu injizieren, das sich nur bei Bedarf auflöst, um die Säure zu neutralisieren, und dann als Festphasencarbonatverbindungen wieder ausfällt. Die Chemie ist hier weniger wichtig als die mechanische Auswirkung: Was ein Reaktor war, in dem Flüssigkeiten eintraten, gemischt und dann ausgegossen wurden, war jetzt ein Reaktor, in dem Flüssigkeiten und Feststoffe eintraten, zusammenschwappten und dann entfernt werden mussten, ohne alle Feststoffe zu konzentrieren am Boden des Gefäßes. Aus einem Biologieproblem wurde ein Chemieproblem, aus einem Maschinenbauproblem.

Hat es funktioniert? Art von. Die Probleme mit Mischphasenflüssigkeiten waren in der realen Welt jedoch viel schwieriger zu lösen als auf dem Papier. Zuleitungen verstopft und Pumpen blockierten viel häufiger als früher, und jede Reparatur führte zu einer möglichen Kontamination des Fermenters. Und jeder kontaminierte Fermenter kostet 2 Wochen Daten. (Lees Labor hat dieses Problem inzwischen gelöst, indem es die Bakterien genetisch verändert hat, um ihre säureproduzierenden Wege auszuschalten.) Nach und nach interessierte ich mich jedoch mehr für ein anderes Problem - nämlich, dass die geringen Kosten für Cellulosematerialien sie als Ausgangsmaterial attraktiv machen Für Brennstoffmärkte sind die Umwandlungsprozesse notorisch ineffizient, aus dem einfachen Grund, dass 40–60% eines Hackschnitzels keine Zellulose sind. Es ist, als würde man versuchen, aus Vollmilch Sahne zu machen - man kann es tun, aber wenn man nicht auch etwas mit der Magermilch macht, ist es sehr verschwenderisch.

Das veranlasste mich, den Großteil meiner Masterarbeit damit zu verbringen, detaillierte und hochentwickelte Computermodelle des gesamten Ethanolproduktionsprozesses zu entwickeln, einschließlich der zusätzlichen Infrastruktur, die zur Erzeugung der Wärme und des Stroms für den Betrieb dieser Anlagen erforderlich ist. Ich konnte zeigen, dass wir in einer wirklich integrierten Energieanlage den „verschwendeten“ Teil des Holzes nutzen können, um die Wärme und den Strom zu erzeugen, die für den gesamten Betrieb erforderlich sind. Wenn wir davon ausgehen würden, dass wir Wärme- und Stromumwandlungstechnologien der nächsten Generation verwenden (ähnlich wie bei den Ethanolproduktionstechnologien), könnte eine Ethanolanlage neben der Erzeugung von Brennstoffen auch ein Nettoerzeuger von Strom für das Stromnetz sein Möglichkeit für signifikante Verbesserungen der gesamten Kraftstoffeffizienz.

Nach meinem Abschluss wurde ich von Arthur D. Little eingestellt, wo ich mich einer Gruppe anschloss, die gerade eine Technologie entwickelt hatte, um Benzin in Wasserstoff umzuwandeln, der in ein Auto passt. Das Team, das diese Technologie entwickelt hatte, wurde in ein separates Unternehmen ausgegliedert, sodass ADL plötzlich Mitarbeiter mit Fachkenntnissen in neuen Technologien zur Energie- und Kraftstoffumwandlung benötigte. Meine erste Aufgabe bestand darin, ein Computermodell der Verbrennungschemie zu erstellen, das einen katalytischen Festphasenprozess beinhaltete. Ich musste einen Crashkurs in C ++ - Programmierung absolvieren, aber die Kombination aus Mehrphasensystemen und Computermodellierung chemischer Prozesse hat genau dort begonnen, wo meine Masterarbeit aufgehört hatte. Nachfolgende Projekte, einschließlich Bewertungen der Herstellungskosten für Brennstoffzellentechnologien der nächsten Generation, Verfeinerung der Rotationstechnologien („Wankel“), vergleichende Bewertungen verschiedener Metallhydrid-, Blei- und Lithium-Ionen-Batterietechnologien im Frühstadium sowie eine Reihe von Aufgaben für die Die niederländische Regierung bewertet verschiedene kohlenstofffreie Kraftstoffketten, in die sie möglicherweise investieren könnten, um den Niederlanden die kostengünstigste und sauberste Zukunft zu sichern.

Allmählich wurde meine Rolle strategischer und weniger wissenschaftlich, und als ich im Jahr 2000 von ADL zu einem Unternehmer wechselte, ließ ich meine Karriere als "harte Wissenschaft" effektiv hinter mir. Aber nicht ohne mehrere Lektionen zu lernen, die meine Herangehensweise an jedes Problem seitdem geprägt haben.

  1. Hinterfragen Sie immer Ihre Hypothesen. Wir alle leiden unter Bestätigungsvoreingenommenheit, aber der effizienteste Weg, die interessantesten wissenschaftlichen Probleme zu stellen, besteht darin, unter der Annahme zu arbeiten, dass Ihre Schlussfolgerungen falsch sind. Versuchen Sie zu beweisen, dass sie falsch sind, und Sie werden alle möglichen interessanten Lektionen entdecken, nicht zuletzt über die (normalerweise engen) Umstände, unter denen Ihre Theorie korrekt ist. Aber wenn Sie nur versuchen, Ihre Theorien als richtig zu beweisen, werden Sie oft für die Wahrheit blind sein.
  2. Jedes Problem, das es wert ist, gelöst zu werden, erfordert viel Grunzarbeit. Es ist kein Ruhm, Datentabellen auszufüllen, Gewebeproben zu nummerieren oder Buchhaltungsunterlagen abzustimmen. Aber wenn diese Arbeiten nicht gut gemacht werden, ist das Gesamtbild nicht verfügbar. Entweder machst du das Grunzen selbst oder umgib dich mit guten Leuten, die es wollen. Und stellen Sie sicher, dass sie wissen, dass Sie wissen, dass Sie von ihnen abhängig sind (und sie schätzen!).
  3. Chancen stecken in Problemen. Vor Problemen davonzulaufen ist emotional einfach. Es ist schwer, in sie einzutauchen - aber meistens bietet dieser Tauchgang faszinierende Möglichkeiten.
  4. Schließlich macht es Spaß, Dinge zu wissen. Nur wenn wir uns mit einem Problem befassen, die Zwiebel schälen und die Grundursache identifizieren, haben wir jemals Probleme jeglicher Komplexität gelöst. Viel zu viele Geschäftsleute, Politiker und gescheiterte Wissenschaftler sind in Soundbites und unbestrittene Paradigmen verwickelt. Wir sind als Gesellschaft erfolgreich, wenn wir uns einarbeiten.

Sean Casten ist der demokratische Kandidat für den Kongress im 6. Bezirk von Illinois. Um mehr über Sean zu erfahren, besuchen Sie www.castenforcongress.com.