Anna Du stava camminando lungo la spiaggia di Castle Island a South Boston quando notò la plastica sparsa sul litorale. Allungò la mano per raccoglierlo, e si rese presto conto che c'erano molti più piccoli pezzi che riusciva a gestire.
"Quando ho capito quanti pezzi c'erano, mi è sembrato impossibile", dice Du, che era in prima media.
Ma Du ha affrontato il problema come qualsiasi bravo scienziato, innanzitutto facendo una piccola ricerca. È così che ha imparato che 8 milioni di tonnellate di plastica finiscono negli oceani ogni anno, e questo è in aggiunta ai 150 milioni di tonnellate che sono già lì.
Quindi ha iniziato a lavorare per costruire qualcosa che potesse aiutare a risolvere il problema: un veicolo telecomandato, o ROV, che può muoversi attraverso l'acqua e individuare la plastica sul fondo dell'oceano.
Du è uno dei 30 finalisti del concorso Broadcom Masters, uno dei principali concorsi scientifici, tecnologici, ingegneristici e matematici (STEM) per giovani studenti del mondo. Il concorso, organizzato dalla Broadcom Foundation e dalla Society for Science and the Public, dura da otto anni. Quest'anno, sono stati nominati quasi 5.000 alunni di sesta, settima e ottava classe dopo aver partecipato a fiere scientifiche regionali e, di questi, 2.500 hanno fatto domanda online per considerazione. Quel pool è stato ristretto a 300 progetti soprannominati "Broadcom Masters" e ora i 30 migliori finalisti sono attualmente riuniti a Washington, DC per mostrare i loro progetti. Un primo premio di $ 25.000, così come altri premi in denaro, sarà annunciato oggi al Carnegie Institution for Science.
Du ROV è realizzato con tubi in PVC. Ispirato a ROV di ogni sorta, come il lander Curiosity che spia sulla superficie di Marte e il Nereid ROV nell'Artico di fondali profondi presso il Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), il ROV di Du ha due sistemi separati, un sistema di navigazione e un sistema di rilevamento. Il sistema di navigazione è piuttosto semplice: utilizza le eliche per spostarsi in acqua e una nuova combinazione di pesi da pesca e galleggianti in schiuma che gli consentono di spostarsi su e giù.
"La vera invenzione qui è il rilevamento", afferma il robotico e ingegnere Dana Yoerger, che lavora con Nereid della WHOI, un ROV che percorre grandi distanze nell'Artico e ospita una suite di sensori acustici, chimici e biologici a bordo. In soggezione di Nereid, Du ha soprannominato il suo ROV Nereid Jr., anche se il suo veicolo ha un set di abilità diverso dal suo omonimo. "Il ROV è ben fatto per un dodicenne e il suo è abbastanza intelligente", aggiunge Yoerger.
Il sistema di rilevamento, Du concorda, è la "parte davvero interessante". Usa una telecamera a infrarossi ad alta risoluzione insieme a tre diversi tipi di luce per individuare la plastica. I metodi di rilevamento di Du sono composti da due diverse lunghezze d'onda della luce infrarossa, che illuminano gli spettri di assorbimento in microplastiche e li distinguono dalla sabbia e dalla vita delle piante. Usa anche la luce visibile per individuare colori innaturali che potrebbero far risaltare la plastica. (Du è stato anche uno dei dieci finalisti della Discovery Education 3M Young Scientist Challenge quest'anno. Puoi vedere una demo nel suo video applicativo.) L'apparato non raccoglie effettivamente le microplastiche, ma identifica dove si stanno accumulando. Ha richiesto un brevetto sugli elementi funzionali del ROV.
"Ha un impressionante tipo di istinto ingegneristico per risolvere un problema come questo e poi risolverlo", afferma Casey Machado, che è anche un ingegnere dell'OMS che lavora con Nereid. “È stata in grado di dare seguito al lavoro tecnico, alla costruzione e alla progettazione per realizzare un prototipo funzionante, il che è molto interessante. Sembra semplice, ma è un livello di pensiero davvero impressionante. "
Quando Du ha letto per la prima volta della sfida di localizzare le microplastiche oceaniche che, a differenza del Great Pacific Garbage Patch, non galleggiano in superficie, sapeva che un ROV sarebbe stato lo strumento più efficiente per l'attività. Prendere secchi e secchi di campioni d'acqua e analizzarli in un laboratorio non potrebbe mai essere fatto sulla scala necessaria. Aveva bisogno di un laboratorio mobile che potesse trovare la plastica in situ.
Du ha partecipato a eventi pubblici e seminari presso il MIT da quando aveva cinque anni, quindi ha acquisito le capacità ingegneristiche necessarie per costruire il suo ROV da queste sessioni, i laboratori dei produttori nelle biblioteche locali e YouTube. Dice che in realtà far muovere il suo dispositivo attraverso il pozzo d'acqua è stato complicato, anche fino a scegliere il giusto tipo di colla da usare per tenere uniti i tubi in PVC. Prima di aggiungere pesi da pesca, ad esempio, il ROV si capovolgeva quando cercava di spostarlo su e giù. Ci sono stati molti tentativi ed errori durante il test del suo ROV nel porto di Boston.
Du mette alla prova Nereid Jr. nel porto di Boston. (Broadcom Masters) "Anna è una forza da non sottovalutare: tutti questi finalisti lo sono", afferma Maya Ajmera, Presidente e CEO di Society for Science and the Public. “La cosa straordinaria per me di tutti i bambini che partecipano alle nostre competizioni è che guardano a grandi problemi. Guardano un grosso problema e lo restringono fino a quando arrivano a qualcosa di fattibile per cui possono fare qualcosa. Con il progetto di Anna, puoi vedere il quadro generale. "
Questo è Du in breve, sicuramente. Alla domanda sui piani futuri, afferma di voler in qualche modo affrontare gli effetti del cambiamento climatico.
"Soprattutto con i cambiamenti climatici in atto in tutto il mondo, penso che ci siano molti problemi che potrebbero essere risolti con nuove invenzioni", afferma Du. "In questo momento, mi sto concentrando principalmente sulla plastica perché c'è ancora molta strada da fare."
Per Nereid Jr., il prossimo passo di Du è lo sviluppo di un sistema artificialmente intelligente in grado di creare un algoritmo predittivo in cui è probabile che le microplastiche si aggreghino.
Du ringrazia i suoi genitori, che da anni la portano alle attività di sensibilizzazione degli studenti del MIT nei fine settimana, per aver incoraggiato e sostenuto il suo interesse per le STEM. Dice che è stata in grado di incontrare studenti e scienziati lì e, di conseguenza, ha gli occhi fissi per frequentare l'università e diventare un ingegnere.
"So che voglio diventare un ingegnere perché mi piace costruire cose per aiutare a risolvere i problemi del mondo", afferma Du. "Ma non sono sicuro che tipo di ingegnere voglio essere ancora."
Alla sua età, ha un sacco di tempo per capirlo.
