康奈尔大学与Andela Products合作：废玻璃转化为农业肥料的创新研究

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康奈尔大学（2024USNews美国大学排名：12）的学生Ryan Greene与纽约州北部的Andela Products公司合作，研究如何将废玻璃转化为农业肥料。这一合作不仅展示了学术界与工业界的紧密联系，也为可持续农业提供了新的解决方案。本文将深入探讨Ryan Greene与Andela Products的合作、废玻璃转化为农业肥料的过程、康奈尔大学设施在研究中的作用以及研究成果商业化的潜力。

Ryan Greene与Andela Products的合作

Ryan Greene是康奈尔大学材料科学与工程系的研究生，他通过M.Eng.项目与Andela Products公司建立了联系。Andela Products公司是一家专注于废玻璃回收和再利用的企业，他们提出了将废玻璃粉碎成细粉，再加工成肥料的想法。Greene利用康奈尔材料研究中心和质谱设施进行实验分析，探索这一想法的可行性。

在2024年5月2日，康奈尔大学工程学院在Statler Ballroom举办的年度颁奖晚宴上，工程多样性项目（DPE）表彰了杰出的本科生和研究生、学生组织、教职员工。此次颁奖典礼旨在表彰那些在成就、领导力、同理心和归属感方面表现突出的个人和团体。首届杰出校友奖颁发给了主旨演讲嘉宾Abena Sackey Ojetayo，她是塔拉哈西市的助理市经理，负责城市政府的人力资源、可负担住房、人类服务、代码执行、社区韧性、可持续性、车队和公共交通职能。Richard Allmendinger员工包容性卓越奖颁发给了M.Eng.项目的助理主任Scott Coldren，他在电气与计算机工程学院服务了二十多年，以其包容性方法和积极应对挑战的态度而闻名。其他奖项包括：年度本科生奖颁发给了地球与大气科学专业的Audrey Pinard，年度新生奖颁发给了计算机科学专业的Tim Adeyemi，年度研究生奖颁发给了电气与计算机工程专业的Jonathan Jaramillo，年度一年级研究生奖颁发给了计算机科学专业的Promise Ekpo。完整的获奖者名单已在DPE网站上公布。

废玻璃转化为农业肥料的过程

废玻璃主要由二氧化硅组成，经过粉碎后可以逐渐释放其成分到土壤中，成为一种可持续的植物生长替代肥料。Andela Products公司提出的方案是将废玻璃粉碎成细粉，再加工成肥料。Greene通过实验发现，尽管离子交换实验未显著增加营养浓度，但肥料盐在二氧化硅颗粒表面沉淀，增加了材料的营养负载量，并提供了一种将富含营养的二氧化硅颗粒混入土壤的机制。这些颗粒具有双相释放特性，逐渐释放营养物质。

威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员开发了一种从牲畜粪便中提取氨的新方法。该研究使用了一种电化学过程来捕获氨，目前仍处于测试阶段，但科学家们表示，这种方法有可能显著减少将粪便施用于农田时对环境的影响。粪便中的氨在施用于土壤时会形成一氧化二氮，这是一种温室气体，同时也是硝酸盐水污染的来源。研究人员通过在实验室中将多孔金属电极插入液体粪便中，利用电化学反应捕获了铵和钾离子。然后，他们将该电极放入干净的盐溶液中，并施加电荷以释放被捕获的养分，这些养分可以干燥后用作肥料。威斯康星大学麦迪逊分校的教授宋进表示，这一过程简单且有效。另一位教授丽贝卡·拉森指出，许多捕获氨的技术成本高且效率低，而这种概念验证过程似乎更具成本效益。环境分析表明，一个拥有1000头奶牛的农场可以捕获50%的粪便氨，从而显著减少硝酸盐的环境影响。电化学反应还会产生氢气，可以用作燃料或制成过氧化氢。成本分析表明，该过程可能为农民带来收入。研究人员已申请专利，并计划进一步研究将该过程扩大到农场规模的可能性。

康奈尔大学设施在研究中的作用

康奈尔大学的设施在Greene的研究中起到了至关重要的作用。康奈尔材料研究中心和质谱设施为Greene提供了先进的实验设备和技术支持，使他能够深入分析废玻璃转化为肥料的过程。此外，康奈尔大学的跨学科合作环境也为Greene提供了宝贵的资源和支持。

康奈尔大学动物科学系新建了一座先进的动物呼吸测量设施，旨在研究牲畜饲料、健康和气候影响。这是美国首个此类设施。康奈尔大学与卡吉尔公司、杰纳西谷区域市场管理局、巴尔凯姆公司和纽约州农业和市场部等合作伙伴共同庆祝了该设施的落成。该设施由不锈钢和玻璃窗制成的独立气候控制房间组成，研究人员将利用这些设施了解牲畜产生的温室气体量以及减少这些气体的管理技术。牲畜排放的甲烷是继二氧化碳之后的全球变暖第二大贡献者。研究人员将测试改变牲畜饮食，以优化营养，提高牛奶和肉类生产效率，增强动物健康，并尽量减少温室气体排放。动物科学副教授约瑟夫·麦克法登领导了该设施的安装工作。该设施部分由纽约州农业和市场部的资本拨款资助。纽约州副专员伊丽莎白·沃尔特斯出席了剪彩仪式。纽约州农业和市场部专员理查德·鲍尔赞扬了促成该设施的合作伙伴关系。杰纳西谷区域市场管理局的布伦丹·泰丁斯表示，该设施将为奶农提供测试和评估其未来行动的资源。

研究成果商业化的潜力

Greene表示，其他数据发现可以帮助Andela Products公司探索更多研究途径，并希望未来能看到研究成果商业化。废玻璃转化为农业肥料的研究不仅具有环境效益，还具有经济潜力。通过将废玻璃转化为肥料，可以减少废玻璃的填埋量，降低环境污染，同时为农业提供一种可持续的肥料来源。

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综合总结

Ryan Greene与Andela Products公司的合作展示了学术界与工业界在解决环境问题方面的巨大潜力。通过将废玻璃转化为农业肥料，不仅可以减少废玻璃的填埋量，降低环境污染，还可以为农业提供一种可持续的肥料来源。康奈尔大学的先进设施和跨学科合作环境为这一研究提供了宝贵的支持。未来，随着研究的深入和技术的成熟，废玻璃转化为农业肥料的研究成果有望实现商业化，为可持续农业和环境保护做出更大的贡献。