Wissenschaft!

Eines der seltsamen Dinge bei Kampagnen für öffentliche Ämter ist, dass sich Ihr Leben notwendigerweise auf eine Reihe von Geräuschen beschränkt. Sie sind nicht falsch - aber 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 Detailgenauigkeit und Nuancen erfordern und die die Hälfte eines bestimmten Publikums einschlafen lassen.

In diesem Sinne bemühen wir uns, eine der Fragen zu beantworten, die mir häufig gestellt werden, die ich jedoch selten vollständig beantworten kann. „Was hast du gemacht, als du als Wissenschaftler gearbeitet hast? Und was ist mit dieser Erfahrung für ein sitzendes Mitglied des Kongresses relevant? “

7 Jahre Wissenschaftler

Während meines Abschlussjahres am College wusste ich zwei Dinge, als ich über Karrieremöglichkeiten nachdachte. Zum einen habe ich mein Hauptfach (Molekularbiologie und Biochemie) geliebt, insbesondere meine Kurse in Genetik, Molekularbiologie und organischer Chemie. Zweitens wollte ich, anders als alle anderen in meinem Hauptfach, kein Arzt sein. Also habe ich angefangen, CEOs in jedem Unternehmen anzurufen, bei dem ich feststellen konnte, dass sie Leute wie mich beschäftigen könnten. (Die Hybris der Jugend!) Die Handvoll, die meinen Anruf entgegennahmen, waren sich alle einig, dass ein Bachelor-Abschluss notwendig, aber unzureichend war. Ich müsste meinen Abschluss machen, wenn ich jemals einen bedeutenden Job auf dem Gebiet bekommen möchte. Außerdem muss ich einige praktische Erfahrungen in einem Arbeitslabor sammeln, bevor ich ihren Unternehmen einen Mehrwert bieten kann.

Dieser Rat führte mich zu meiner ersten Stelle an der Tufts School of Medicine im Labor von Dr. Barry Goldin. Gemeinsam mit einem Kollegen hatte er eine neue Bakterienart entdeckt, die eng mit den Bakterien verwandt war, aus denen Joghurt hergestellt wurde. Sie stellten fest, dass die Zugabe zu Rattenfutter als Probiotikum die Produktion bestimmter Hormone bei Ratten zu beeinträchtigen schien, von denen separat festgestellt wurde, dass sie das Krebsrisiko senken. 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 relativ große Population von Laborratten mit zwei unterschiedlichen Diäten zu behandeln, dann die Vergleichshäufigkeit und -größe von Dickdarmtumoren in jeder zu zählen und zu messen. Für die Brustkrebsforschung hatten wir Versuche mit Menschen unternommen und 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 alleinstehender Mann in Boston in den Zwanzigern zu betrachten und zu versuchen, die Frage „Also, was machst du für die Arbeit?“ Zu beantworten, als ich am Wochenende in der Boylston St. Bar arbeitete Szene. "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 dieser zwei Jahre habe ich viel gelernt, wie man Wissenschaft „macht“, aber ich habe auch etwas Größeres über den Prozess der Wissenschaft 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 hat sie es herausgefunden." 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, Fehlfunktionen der Ausrüstung, ungelösten Rätseln und Sackgassen. Es ist gleichzeitig weltlich und faszinierend, langweilig und präzise. Und es ist eine Aufgabe, die von vielen jungen, klugen und sehr methodischen Leuten abhängt, die stundenlang arbeiten, um die Gigabyte an Daten zu sammeln, die der Ph.D. Die Leitung des Labors kann hoffentlich einen Blick auf einen Tag werfen und ein zuvor unbeachtetes Muster entdecken. Ich habe meine Kollegen und die Arbeit genossen, aber nach 2 Jahren war ich bereit, weiterzumachen.

Also machte ich meinen Abschluss am Dartmouth College, um einen M.S. mit Dr. Lee Lynd. Lee ist seit Jahren führend in der Erforschung von Zellulose-Ethanol. Ethanol ist natürlich das Zeug, das Bier interessant macht. Es ist auch ein Kraftstoff-Oxygenat-, Oktan-Booster und ein zunehmend wichtiger Teil des US-amerikanischen Automobil-Kraftstoffnetzwerks. In Amerika wird es hauptsächlich aus Mais hergestellt. Aufgrund der Düngeintensität von Mais als Kulturpflanze und der wirtschaftlichen Herausforderungen, die sich aus der Vermischung unserer Lebensmittel- und Treibstoffketten ergeben, gab es eine Vielzahl von ökologischen und wirtschaftlichen Bedenken.

Der Prozess der Ethanolherstellung ist nicht kompliziert. Die Menschen haben vor über 2.000 Jahren herausgefunden, wie man das macht, und die Grundidee ist immer noch dieselbe, egal ob sie in der schicksten französischen Weinkellerei oder in der schäbigsten Kellerkellerei noch verwendet wird. Holen Sie sich zuckerhaltiges Wasser. Hefe hinzufügen. Abdeckung. Warten Sie, bis das Sprudeln aufhört. Voila. Aus Kraftstoffsicht ist das Problem, dass zuckerhaltiges Wasser (ob in Form von Traubensaft, Melasse, Maiskolben oder Gerstenmalz) pro Energieeinheit ziemlich teuer ist. Kurz gesagt, deshalb ist es für traditionell hergestelltes Ethanol schwierig, im Vergleich zu Benzin wettbewerbsfähig zu sein.

Lees Einsicht war, dass Zucker in der Natur in vielfältiger Form existiert. Es kann in freien Molekülen sein (man denke an Haushaltszucker). Es kann in langen „Polysaccharid“ -Ketten als Stärke (wie Kartoffeln) aneinander gereiht werden. Oder es kann in einer fester gebundenen kristallinen Struktur wie 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 je komplizierter die chemische Struktur ist, desto billiger ist im Allgemeinen der Rohstoff. 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 Ethanolverwendung erheblich erweitern, ohne die wirtschaftlichen und ökologischen Herausforderungen durch Ethanol auf Maisbasis zu berücksichtigen.

Mein Job? Versuchen Sie, die Reaktoren zum Laufen zu bringen. Während wir gute Systeme hatten, um Holz in Ethanol umzuwandeln, waren die Konzentrationen, die wir herstellten, zu niedrig, um wirtschaftlich verwertbar zu sein. Ein Vorgänger im Labor (Sunitha Baskaran) hatte gezeigt, dass unsere Einschränkungen damit zusammenhängen, dass unsere Bakterien für jedes Ethanolmolekül ein Essigsäuremolekül herstellen. 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 selbst jedoch 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 an (Festphasen-) Material in unseren Reaktor zu injizieren, das sich nur so weit auflöst, wie es zur Neutralisierung der Säure erforderlich ist, dann aber wieder als Festphasen-Carbonatverbindungen ausfällt. Die Chemie ist hier weniger wichtig als der mechanische Einfluss: Was früher 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 Schiffes. Aus einem Biologieproblem wurde ein Chemieproblem ein Maschinenbauproblem.

Hat es funktioniert? Art von. Die Probleme mit Mischphasenflüssigkeiten waren jedoch in der Praxis viel schwerer zu lösen als auf dem Papier. Die Zuleitungen verstopften und die Pumpen verstopften viel häufiger als früher, und jede Reparatur führte zu einer möglichen Verunreinigung des Fermenters. Und jeder kontaminierte Fermenter kostete 2 Wochen an Daten. (Lees Labor hat dieses Problem seitdem gelöst, indem es die Bakterien gentechnisch verändert hat, um ihre säureproduzierenden Pfade auszuschalten.) Nach und nach interessierte ich mich jedoch für ein anderes Problem, nämlich dafür, dass Cellulosematerialien aufgrund ihrer geringen Kosten als Ausgangsmaterial attraktiv sind Für den Kraftstoffmarkt sind die Umwandlungsprozesse bekanntermaßen ineffizient, da 40 bis 60% eines Holzhackschnitzels keine Zellulose sind. Es ist wie der Versuch, aus Vollmilch Sahne zu machen - Sie können es tun, aber es ist sehr verschwenderisch, wenn Sie nicht auch etwas mit der Magermilch tun.

Das hat mich dazu veranlasst, den Großteil meiner Masterarbeit mit der Entwicklung detaillierter und ausgefeilter Computermodelle des gesamten Ethanolproduktionsprozesses zu verbringen, einschließlich der zusätzlichen Infrastruktur, die für die Erzeugung von Wärme und Strom für den Betrieb dieser Anlagen erforderlich ist. Ich konnte zeigen, dass wir in einer wirklich integrierten Energieanlage den „verschwendeten“ Teil des Holzes zur Erzeugung der Wärme und des Stroms verwenden konnten, die für den gesamten Betrieb benötigt werden. Wenn wir davon ausgehen würden, dass wir die Wärme- und Stromumwandlungstechnologien der nächsten Generation einsetzen (ähnlich wie bei den Ethanol-Produktionstechnologien), könnte eine Ethanol-Anlage neben der Erzeugung von Brennstoffen auch ein Nettoerzeuger von Strom für das Stromnetz sein Möglichkeit für signifikante Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz.

Nach meinem Abschluss wurde ich von Arthur D. Little eingestellt, wo ich einer Gruppe beitrat, die gerade eine Technologie entwickelt hatte, um Benzin in Wasserstoff umzuwandeln, der in ein Auto passen würde. Das Team, das diese Technologie entwickelt hatte, wurde in ein separates Unternehmen ausgegliedert, sodass ADL plötzlich Mitarbeiter mit Fachkenntnissen in neuen Technologien für die Energie- und Kraftstoffumwandlung benötigte. Meine erste Aufgabe bestand darin, ein Computermodell der Verbrennungschemie zu erstellen, das einen Festphasenkatalyseprozess beinhaltete. Ich musste einen Crashkurs in C ++ - Programmierung belegen, aber die Kombination von Mehrphasensystemen und Computermodellierung chemischer Prozesse ist genau dort angekommen, wo meine Masterarbeit aufgehört hatte. Nachfolgende Projekte, einschließlich der Bewertung der Herstellungskosten für die Brennstoffzellentechnologien der nächsten Generation, der Weiterentwicklung der Wankelmotorentechnologien, der vergleichenden Bewertung verschiedener Metallhydrid-, Blei und Lithiumionenbatterietechnologien im Frühstadium sowie einer Reihe von Aufträgen für die Die niederländische Regierung prüft 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“ hinter mir. Aber nicht ohne mehrere Lektionen aufzugreifen, die mich seitdem über alle Probleme informiert haben.

  1. Hinterfragen Sie immer Ihre Hypothesen. Wir alle leiden unter Bestätigungsverzerrungen, aber der effizienteste Weg, die interessantesten wissenschaftlichen Probleme zu stellen, besteht darin, unter der Annahme zu arbeiten, dass Ihre Schlussfolgerungen falsch sind. Versuche zu beweisen, dass sie falsch sind, und du wirst alle möglichen interessanten Lektionen entdecken, nicht zuletzt über die (normalerweise engen) Umstände, unter denen deine Theorie richtig ist. Aber wenn Sie nur versuchen, Ihre Theorien als richtig zu beweisen, werden Sie oft blind für die Wahrheit.
  2. Jedes Problem, das es wert ist, gelöst zu werden, erfordert viel Grunzen. Das Ausfüllen von Datentabellen, das Nummerieren von Gewebeproben oder das Abgleichen von Buchhaltungsunterlagen ist kein Ruhm. Aber wenn diese Arbeiten nicht gut gemacht werden, ist das Gesamtbild nicht verfügbar. Entweder arbeitet das Grunzen selbst oder umgibt euch mit guten Leuten, die es wollen. Und stellen Sie sicher, dass sie wissen, dass Sie sich auf sie verlassen (und sie schätzen!).
  3. Chancen stecken in Problemen. Vor Problemen zu fliehen 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 Ursache ermitteln, können wir Probleme jeglicher Komplexität lösen. Viel zu viele Geschäftsleute, Politiker und gescheiterte Wissenschaftler sind in Soundbites und unbestrittene Paradigmen verwickelt. Wir sind als Gesellschaft erfolgreich, wenn wir uns eingraben.

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.