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製造業度過了一個愉快的夏天。 《CHIPS 和科學法案》於 8 月簽署成為法律，代表對美國國內製造業的巨額投資。該法案旨在大幅擴張美國半導體產業，加強供應鏈，並投資研發以實現新的技術突破。麻省理工學院機械工程教授兼製造與生產力實驗室主任約翰哈特 (John Hart) 表示，CHIPS 法案只是近年來製造業興趣顯著增加的最新例子。
哈特說：“多種力量共同作用：反映了疫情對供應鏈的影響、世界各地的地緣政治局勢以及可持續發展的緊迫性和重要性。” “這現在已經協調了政府、行業和投資界的激勵措施，以加速製造業和工業技術的創新。”
隨著對製造業的日益關注，需要優先考慮永續性。
2020 年，大約四分之一的溫室氣體排放來自工業和製造業。
為了解決這些問題並推動低碳經濟轉型，新產品和工業流程必須與永續製造技術一起開發。哈特認為機械工程師在這一轉變中發揮著至關重要的作用。
「機械工程師可以獨特地解決需要下一代硬體技術的關鍵問題，並且知道如何規模化他們的解決方案，」哈特說。
由麻省理工學院機械工程系的教師和校友創立的幾家快速發展的公司為製造業的環境問題提供解決方案，為更永續的未來鋪平道路。
戈潤：清潔技術水解決方案
製造業需要水，而且需要大量的水。一家中型半導體製造廠每天使用超過 1000 萬加侖的水。在日益遭受乾旱困擾的世界中，對水的依賴構成了重大挑戰。
戈潤為這個水問題提供了解決方案。該公司由 Anurag Bajpayee SM '08、PhD '12 和 Prakash Govindan 博士 '12 共同創立，是永續（或「清潔技術」）水計畫的先驅。
作為 Rohsenow Kendall 傳熱實驗室的博士生，Bajpayee 和 Govindan 都具有實用主義和行動的傾向。他們都從事海水淡化研究——Bajpayee 與 Gang Chen 教授合作，Govindan 與 John Lienhard 教授合作。
受到印度欽奈嚴重乾旱童年時期的啟發，戈文丹在攻讀博士學位時開發了一種模仿自然降雨週期的加濕除濕技術。正是利用這項被他們命名為載氣萃取 (CGE) 的技術，兩人於 2013 年創立了戈潤 (Gradiant)。
CGE 的關鍵在於專有演算法，該演算法可以解釋廢水進料品質和數量的變化。該演算法的核心是一個無維數，戈文丹有一天提議將其稱為“林哈德數”，以他的博士導師的名字命名。
「當系統中的水質發生變化時，我們的技術會自動向工廠內的馬達發送訊號，以調整流量，將無量綱數恢復為 1。一旦它恢復到值 1，您就處於最佳狀態，」Gradiant 首席營運長 Govindan 解釋道。
該系統可以處理和清潔製造工廠產生的廢水以供再利用，最終每年節省數百萬加侖的水。
隨著公司的發展，Gradiant 團隊在他們的武器庫中添加了新技術，包括選擇性污染物萃取（一種僅去除特定污染物的經濟有效的方法），以及稱為逆流逆滲透的鹽水濃縮方法。他們現在為製藥、能源、採礦、食品和飲料以及不斷發展的半導體行業等行業的客戶提供完整的水和廢水處理解決方案技術堆疊。
「我們是一家端到端水解決方案提供商。我們擁有一系列專有技術，並將根據客戶的需求從我們的『箭袋』中進行挑選。 「客戶將我們視為他們的水合作夥伴。我們可以端到端地解決他們的水資源問題，以便他們能夠專注於自己的核心業務。
戈潤在過去十年中實現了爆炸性增長。迄今為止，他們已建成 450 個供水和污水處理廠，每天處理的水量相當於 500 萬戶家庭的用水量。最近的收購使他們的員工總數增加到 500 人以上。
戈潤解決方案的多樣性反映在其客戶中，其中包括輝瑞、百威英博和可口可樂。他們的客戶還包括美光科技、GlobalFoundries 和台積電等半導體巨頭。
「在過去的幾年裡，我們確實發展了我們在半導體廢水和半導體超純水的能力和聲譽，」Bajpayee 說。
半導體製造商需要超純水進行製造。與飲用水的總溶解固體範圍為百萬分之幾不同，用於製造微晶片的水的總溶解固體範圍為十億分之一或千萬億分之幾。
目前，新加坡半導體製造廠（或稱晶圓廠）的平均回收率僅為 43%。利用戈潤的技術，這些工廠可以回收每天所需的 1000 萬加侖水中的 98 至 99%。這些再利用的水夠純淨，可以重新投入製造過程。
「我們所做的就是消除了污水的排放，並幾乎消除了半導體工廠對公共供水的依賴，」Bajpayee 補充道。
隨著新法規的出台，晶圓廠改善用水的壓力越來越大，這使得永續發展對於品牌所有者及其利害關係人變得更加重要。
隨著國內半導體產業根據《晶片和科學法案》而擴張，戈潤看到了將其半導體水處理技術引入美國更多工廠的機會。
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