A circular economy for salt that keeps rivers clean | Tina Arrowood

المترجم: Rami Nicola Srour المدقّق: Hussain Laghabi

Growing up in northern Wisconsin,

نشأت في شمال ونسكون

I've naturally developed a connection to the Mississippi River.

بالطبيعة ارتبطت بنهر المسيسبي.

When I was little,

عندما كنت صغيرة،

my sister and I would have contests to see who could spell

أنا و أختي كنا نتسابق في من يستطيع نطق

"M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i" the fastest.

م-س-ي-س-ي-ب-ي أسرع.

When I was in elementary school,

عندما كنت في المدرسة الابتدائية،

I got to learn about the early explorers and their expeditions,

تعلمت عن المستكشفين القدامى و رحلاتهم،

Marquette and Joliet, and how they used the Great Lakes and the Mississippi River

ماركيت و جوليت و كيف استخدموا البحيرات العظمى و نهر مسيسبي

and its tributaries to discover the Midwest,

وروافده لاكتشاف الغرب الأوسط

and to map a trade route to the Gulf of Mexico.

ولرسم خريطة طريق تجارة لخليج المكسيك.

In graduate school,

في الدراسات العليا

I was fortunate to have the Mississippi River

كنت محظوظة أن يكون نهر المسيسبي

outside my research laboratory window

خارج نافذة مختبري للأبحاث

at the University of Minnesota.

في جامعة مينيسوتا.

During that five-year period, I got to know the Mississippi River.

خلال خمس سنين استطعت أن أعرف نهر المسيسبي.

I got to know its temperamental nature

استطعت أن أعرف طبيعته المزاجية

and where it would flood its banks at one moment,

وأين يغمر جداوله في لحظة واحدة

and then shortly thereafter,

وبعد ذلك بقليل

you would see its dry shorelines.

وسترى كيف يجفف شواطئه.

Today, as a physical organic chemist,

اليوم، وكعالمة كيمياء بالفيزياء العضوية

I'm committed to use my training

أنا ملتزمة أن أستفيد من تدريبي

to help protect rivers, like the Mississippi,

للمساعدة في حماية أنهار مثل المسيسبي

from excessive salt that can come from human activity.

من الملح الزائد الناتج عن النشاط البشري.

Because, you know,

لأنه كما تعلمون

salt is something that can contaminate freshwater rivers.

الملح هو شيء يمكن أن يلوث أنهار المياه العذبة.

And freshwater rivers, they have only salt levels of .05 percent.

وأنهار المياه العذبة لديها فقط معدل ملوحة ل0.5%.

And at this level, it's safe to drink.

وعلى هذا المستوى، أنه من الآمن أن نشرب.

But the majority of the water on our planet is housed in our oceans,

لكن معظم المياه في كوكبنا موجودة في شواطئنا

and ocean water has a salinity level of more than three percent.

ومياه المحيطات لها مستوى ملوحة أكثر من 3%.

And if you drank that, you'd be sick very quick.

وإذا شربتم منها، فستمرضون بسرعة.

So, if we are to compare the relative volume of ocean water

إذا قارنا الحجم النسبي لمياه المحيطات

to that of the river water that's on our planet,

بمياه الأنهار التي على كوكبنا

and let's say we are able to put the ocean water

ولنقول أنه بإمكاننا أن نضع مياه المحيطات

into an Olympic-size swimming pool,

في مسبح ذو حجم أولمبي

then our planet's river water would fit in a one-gallon jug.

إذن مياه أنهار كوكبنا ستتسع في إبريق ذو غالون واحد.

So you can see it's a precious resource.

إذن، يمكنكم ان تروها كمورد ثمين.

But do we treat it like a precious resource?

لكن هل نعاملها كمورد ثمين حقاً؟

Or rather, do we treat it like that old rug

أو نعاملها كالسجادة القديمة

that you put in your front doorway and wipe your feet off on it?

الذي تضعونه أمام المدخل الأمامي و نمسح أقدامنا بها؟

Treating rivers like that old rug has severe consequences.

التعامل مع الأنهار مثل سجادة قديمة يحمل عواقب وخيمة.

Let's take a look.

لنأخذ نظرة.

Let's see what just one teaspoon of salt can do.

لنرى ماذا يمكن أن تفعله ملعقة ملح صغيرة .

If we add one teaspoon of salt

إذا أضفنا ملعقة صغيرة من الملح

to this Olympic-size swimming pool of ocean water,

لهذا المسبح ذو الحجم الأكبر

the ocean water stays ocean water.

فإن مياه المحيطات تبقى ماء محيطات.

But if we add that same one teaspoon of salt

لكن إذا أضفنا نفس تلك الملعقة لذلك

to this one-gallon jug of fresh river water,

لهذا الإبريق الغالون الواحد من مياه النهر العذبة

suddenly, it becomes too salty to drink.

فجأةً يصبح كثير الملوحة عند الشرب.

So the point here is,

إذا الفكرة هنا هي

because rivers, the volume is so small compared to the oceans,

أن حجم الأنهار صغير جداً مقارنةً بالمحيطات

it is especially vulnerable to human activity,

فهي معرضة للخطر من نشاطات البشر بشكل أكبر

and we need to take care to protect them.

ويجب عليما أن نحميها.

So recently, I surveyed the literature

مؤخرا، قمت بمعاينة الأدب

to look at the river health around the world.

لأنظر في صحة الأنهار حول العالم.

And I fully expected to see ailing river health

وكنت أتوقع أن أرى وضعا صعبا للأنهار

in regions of water scarcity and heavy industrial development.

في المناطق لتي تعاني من ندرة في المياه وتطورا صناعيا كبيرا

And I saw that in northern China and in India.

ورأيت هذا في شمال الصين و في الهند.

But I was surprised when I read a 2018 article

لكنني تفاجأت عندما قرأت مقالا عام 2018

where there's 232 river-sampling sites

حيث أن هناك 232 منطقة لأخذ عينات الأنهار

sampled across the United States.

مأخوذة حول الولايات المتحدة.

And of those sites,

ومن هذه المناطق

37 percent had increasing salinity levels.

37% منها كان لديه نسبة ملوحة زائدة.

What was more surprising

والذي كان مفاجئاً أكثر

is that the ones with the highest increases

أن الذين كانوا الأكثر ارتفاعاً

were found on the east part of the United States,

هم في القسم الشرقي من الولايات المتحدة

and not the arid southwest.

وليس الجنوب الغربي الجاف.

The authors of this paper postulate

من كتبوا هذه الورقة يفترضون

that this could be due to using salt to deice roads.

أن هذا يمكن أن يكون نتيجة استعمال الملح لمنع تزلج الشوارع.

Potentially, another source of this salt

من المحتمل أن مصدرا أخر لهذا الملح

could come from salty industrial wastewaters.

يمكن أن يكون أتٍ من مياه الصرف الصناعية المالحة.

So as you see, human activities can convert our freshwater rivers

كما ترون، نشاطاتنا يمكن أن تحول مياه أنهارنا العذبة

into water that's more like our oceans.

إلى مياه تشبه مياه المحيطات.

So we need to act and do something before it's too late.

إذن علينا أن نتصرف و نفعل شيئاً ما قبل فوات الأوان.

And I have a proposal.

ولدي اقتراح.

We can take a three-step river-defense mechanism,

نحن يمكننا أن نتبع آلية تتكون من ثلاث خطوات للدفاع عن الأنهار

and if industrial-water users practice this defense mechanism,

وإذا مارس من يستعمل المياه الصناعية هذه الآلية الدفاعية

we can put our rivers in a much safer position.

فيمكننا أن نضع أنهارنا في وضع أكثر أماناً.

This involves, number one,

هذا يتضمن، رقم واحد:

extracting less water from our rivers

استخراج مياه أقل من الأنهار

by implementing water recycle and reuse operations.

من خلال تنفيذ عمليات إعادة تدوير المياه وإعادة استخدامها.

Number two,

رقم اثنان:

we need to take the salt out of these salty industrial wastewaters

علينا أن نأخذ الملح من مياه الصرف الصناعية المالحة

and recover it and reuse it for other purposes.

استعادتها، ثم إعادة استخدامها لأغراض أخرى.

And number three, we need to convert salt consumers,

ورقم ثلاثة، علينا أن نحول مستهلكي الملح

who currently source our salt from mines

الذي يستخرج حالياً الملح من المناجم

into salt consumers that source our salt from recycled salt sources.

إلى مستهلكين للملح المُستخرج من الأنهار.

This three-part defense mechanism is already in play.

آلية الدفاع الثلاثية الأجزاء هذه، يتم العمل بها فعلاً الآن.

This is what northern China and India are implementing

هذا ما يتم تطبيقه في شمال الصين و الهند

to help to rehabilitate the rivers.

للمساعدة على إعادة تأهيلها الأنهار.

But the proposal here

لكن الاقتراح هنا هو

is to use this defense mechanism to protect our rivers,

أن نستعمل هذه الآلية الدفاعية لكي نحمي أنهارنا

so we don't need to rehabilitate them.

إذن كي لا نضطر لإعادة تأهيلها.

And the good news is, we have technology that can do this.

والأخبار الجيدة هي أننا نمتلك التكنولوجيا للقيام بذلك

It's with membranes.

وهي بالأغشية.

Membranes that can separate salt and water.

أغشية يمكنها أن تفرق بين الملح و الماء

Membranes have been around for a number of years,

الأغشية موجودة منذ عدة سنوات

and they're based on polymeric materials that separate based on size,

وهي مبنية من مواد بوليميرية التي تفصل بشكل مبني على الحجم

or they can separate based on charge.

أو بناءاً على الشحن.

The membranes that are used to separate salt and water

الأغشية التي يتم استعمالها لفصل الملح والماء

typically separate based on charge.

عادة تفصل بواسطة الشحن.

And these membranes are negatively charged,

وهذه الأغشية مشحونة سلبياً

and help to repel the negatively charged chloride ions

وتساعد على التصدي لأيونات الكلوريد السلبية الشحن

that are in that dissolved salt.

التي هي في ذلك الملح المُذاب.

So, as I said, these membranes have been around for a number of years,

إذن، كما قلت، هذه الأغشية موجودة منذ عدة سنين

and currently, they are purifying 25 million gallons of water every minute.

وحالياً، هم ينقون 25 مليون غالون من الماء في كل دقيقة.

Even more than that, actually.

حتى أكثر من ذلك في الحقيقة.

But they can do more.

لكن يمكنهم أيضاً فعل المزيد.

These membranes are based under the principle of reverse osmosis.

وتستند هذه الأغشية على مبدأ التناضح العكسي.

Now osmosis is this natural process that happens in our bodies --

التناضح هو عملية طبيعية تحدث في أجسامنا-

you know, how our cells work.

أي كيفية عمل الخلايا

And osmosis is where you have two chambers

والتناضح هو عندما يكون لديك غرفتان

that separate two levels of salt concentration.

تفصلان مستويين من تركز الملح

One with low salt concentration

أحدهم لديه تركز ملح خافت

and one with high salt concentration.

والآخر يمتلك تركزا عاليا للملح.

And separating the two chambers is the semipermeable membrane.

ويفصل بين الغرفتين غشاء شبه نافذ

And under the natural osmosis process,

وتحت ظروف التناضح الطبيعي

what happens is the water naturally transports across that membrane

تتنقل المياه طبيعياً على ذلك الغشاء

from the area of low salt concentration

من المنطقة قليلة تمركز الملح

to the area of high salt concentration,

للمنطقة التي لديها تمركز ملح عال.

until an equilibrium is met.

حتى يصبح هناك حالة توازن.

Now reverse osmosis, it's the reverse of this natural process.

الآن التناضح العكسي هو عكس هذه العملية.

And in order to achieve this reversal,

وحتى نحصل على هذا الانعكاس

what we do is we apply a pressure to the high-concentration side

علينا تطبيق ضغط على الجانب ذي التركيز العالي

and in doing so, we drive the water the opposite direction.

و بفعل هذا، نجعل المياه تتحرك للطرف الآخر

And so the high-concentration side becomes more salty,

ويصبح هكذا الجانب ذو التركيز الأعلى أكثر ملوحةً

more concentrated,

أكثر تركيزاً

and the low-concentration side becomes your purified water.

والجانب الأقل تركيزاً يصبح مياه عذبة.

So using reverse osmosis, we can take an industrial wastewater

إذا باستعمال التناضح العكسي، يمكننا أخذ مياه نفايات صناعية

and convert up to 95 percent of it into pure water,

وتحويل ما يقارب 95% منها إلى مياه نقية

leaving only five percent as this concentrated salty mixture.

ويتبقى فقط ما يقارب 5% كمزيج مالح مركز.

Now, this five percent concentrated salty mixture

الآن، هذه ال5% من المزيج المالح المركز

is not waste.

ليست نفاية.

So scientists have also developed membranes

إذا قام العلماء أيضاً بتطوير أغشية

that are modified to allow some salts to pass through

التي هي معدلة لكي تسمح بمرور بعض الأملاح من خلالها

and not others.

وليس العناصر الأخرى.

Using these membranes,

باستعمال هذه الأغشية

which are commonly referred to as nanofiltration membranes,

التي تسمى عادةً بأغشية الترشيح النانوي

now this five percent concentrated salty solution

الآن هذه ال5% من المزيج المالح المركز

can be converted into a purified salt solution.

يمكن أن يتحول إلى محلول ملح نقي.

So, in total, using reverse osmosis and nanofiltration membranes,

إذن، بالنتيجة، باستخدام التناضح العكسي وأغشية الترشيح النانوي

we can convert industrial wastewater

يمكننا تحويل مياه نفايات صناعية

into a resource of both water and salt.

إلى مورد لكل من الماء والملح.

And in doing so,

وبفعل هذا

achieve pillars one and two of this river-defense mechanism.

نحقق النقطتين الرئيسيتين 1 و2 من آلية الدفاع عن الأنهار.

Now, I've introduced this to a number of industrial-water users,

الآن، شرحت هذا الأمر لعدد من مستعملي المياه الصناعية.

and the common response is,

والإجابة الشائعة هي

"Yeah, but who is going to use my salt?"

"حسناً، لكن من سيستعمل ملحي؟"

So that's why pillar number three is so important.

إذن لهذا السبب النقطة الرئيسية رقم ثلاثة مهمة

We need to transform folks that are using mine salt

علينا أن نحول الذين يستعملون ملح المناجم

into consumers of recycled salt.

إلى مستهلكين للملح المعاد تدويره.

So who are these salt consumers?

إذن من مستهلكو الملح هؤلاء؟

Well, in 2018 in the United States,

حسناً، في 2018 في الولايات المتحدة.

I learned that 43 percent of the salt consumed in the US

عرفت أن 43% من الملح المستهلك فيها

was used for road salt deicing purposes.

استعمل لأغراض فك الجليد عن الطرقات.

Thirty-nine percent was used by the chemical industry.

39% كان يُستعمل في مجال الكيمياء.

So let's take a look at these two applications.

إذن، لننظر في هذين المجالين.

So, I was shocked.

إذن لقد صُدمت.

In the 2018-2019 winter season,

في فصل الشتاء في 2018-2019

one million tons of salt

مليون طن من الملح

was applied to the roads in the state of Pennsylvania.

كان قد تم تطبيقه على الطرقات في ولاية بنسلفانيا.

One million tons of salt is enough

مليون طن من الملح كافٍ

to fill two-thirds of an Empire State Building.

لملء ثلثي مبنى إمباير ستايت.

That's one million tons of salt mined from the earth,

هذا مليون طن من الملح استخرج من الأرض

applied to our roads,

طبق على طرقاتنا

and then it washes off into the environment and into our rivers.

ثم تم مسحه على طبيعتنا ثم إلى أنهارنا.

So the proposal here is that we could at least

إذن الاقتراح هنا هو أنه يمكننا على الأقل

source that salt from a salty industrial wastewater,

الحصول على الملح من مياه صرف صناعية مالحة،

and prevent that from going into our rivers,

ونمنع من وصولها إلى أنهارنا.

and rather use that to apply to our roads.

والاستفادة منها لتطبيقها على شوارعنا.

So at least when the melt happens in the springtime

إذن، على الأقل عندما يحصل الذوبان في وقت الربيع

and you have this high-salinity runoff,

ولديكم جريان مياه عالية الملوحة،

the rivers are at least in a better position

الأنهار على الأقل في وضعية أفضل

to defend themselves against that.

لتدافع عن نفسها ضد هذا.

Now, as a chemist,

الآن، كعالمة كيمياء

the opportunity though that I'm more psyched about

احتمال أن أكون متحمسة أكثر على

is the concept of introducing circular salt into the chemical industry.

مبدأ تقديم ملح دائري في الصناعة الكيميائية.

And the chlor-alkali industry is perfect.

وأن صناعة الكلور القلوي مثالية.

Chlor-alkali industry is the source of epoxies,

صناعة الكلور القلوي هي مصدر الايبوكسي،

it's the source of urethanes and solvents

إنها مصدر اليوريتان والمذيبات

and a lot of useful products that we use in our everyday lives.

والعديد من المنتجات المفيدة التي نستعملها في حياتنا اليومية

And it uses sodium chloride salt as its key feed stack.

وتستعمل ملح كلوريد الصوديوم كمخزن رئيسي للتغذية.

So the idea here is,

إذن الفكرة هنا هي،

well, first of all, let's look at linear economy.

قبل كل شيء، لننظر في الاقتصاد الخطي.

So in a linear economy, they're sourcing that salt from a mine,

في الاقتصاد الخطي، هم يأتون بالملح من المناجم،

it goes through this chlor-alkali process,

ويمر بعد ذلك في عملية الكلور القلوي،

made into a basic chemical,

ليصبح مادة كيميائية بسيطة

which then can get converted into another new product,

الذي يمكن أيضاً أن يتم تحويله إلى منتج آخر جديد.

or a more functional product.

أو إلى منتج عملي أكثر.

But during that conversion process,

لكن خلال عملية التحويل تلك

oftentimes salt is regenerated as the by-product,

في كثير من الأحيان يتم تجديد الملح كمنتج ثانوي،

and it ends up in the industrial wastewater.

وينتهي به المطاف في مياه الصرف الصناعية.

So, the idea is that we can introduce circularity,

إذن، الفكرة هي أنه يمكننا التعريف بعملية الدائرية،

and we can recycle the water and salt from those industrial wastewater streams,

ويمكننا إعادة تدور الملح والماء من مجاري الصرف الصناعي تلك

from the factories,

من المعامل

and we can send it to the front end of the chlor-alkali process.

ويمكننا أن نرسلها إلى النهاية الأمامية من عملية الكلور القلوي.

Circular salt.

ملح دائري.

So how impactful is this?

ما مدى تأثير هذا؟

Well, let's just take one example.

حسناً، لنأخذ مثالاً واحداً

Fifty percent of the world's production of propylene oxide

50% من إنتاج العالم من أكسيد البروبيلين

is made through the chlor-alkali process.

يتم صنعه من خلال عملية الكلور القلوي

And that's a total of about five million tons of propylene oxide

وهذا مجموع لما يقارب 5 مليون طن من أكسيد البروبلين

on an annual basis, made globally.

سنوياً حول العالم.

So that's five million tons of salt mined from the earth

إذن هذا 5 مليون طن من الملح يستخرج من مناجم الأرض

converted through the chlor-alkali process into propylene oxide,

يتحول من خلال عملية الكلور القلوي إلى أكسيد بروبلين

and then during that process,

وثم خلال تلك العملية،

five million tons of salt that ends up in wastewater streams.

5 مليون طن من القمح من التي تنتهي في مجاري الصرف

So five million tons

إذن 5 مليون طن من الملح

is enough salt to fill three Empire State Buildings.

كافية لملء3 مبان مثل إمباير ستايت.

And that's on an annual basis.

وهذا على معدل سنوي.

So you can see how circular salt can provide a barrier

إذن أصبحتم ترون كيف يمكن للملح المدور أن يوفر درعاً

to our rivers from this excessive salty discharge.

لأنهارنا من تفريغ الأملاح المفرط.

So you might wonder,

إذن ربما قد تستغربون،

"Well, gosh, these membranes have been around for a number of years,

"أوه، يا إلهي، هذه الأغشية موجودة منذ عدة سنين،

so why aren't people implementing wastewater reuse?

إذا لماذا لا نقوم بتطبيق إعادة تدوير مياه الصرف؟"

Well, the bottom line is,

حسناً، النقطة المهمة هنا،

it costs money to implement wastewater reuse.

أن تطبيق إعادة تدوير مياه الصرف يتطلب أموالاً.

And second,

وثانياً،

water in these regions is undervalued.

المياه في هذه المناطق قليلة القيمة .

Until it's too late.

قبل أن يفوت الأوان.

You know, if we don't plan for freshwater sustainability,

أنتم تعلمون، إذا لم نخطط لاستدامة المياه العذبة،

there are some severe consequences.

سيكون هناك بعض العواقب الوخيمة.

You can just ask one of the world's largest chemical manufacturers

يمكنك فقط أن تسألون أحد أهم مصنعي المواد الكيميائية

who last year took a 280-million dollar hit

والذي في السنة الماضية تلقى ضربة بما يقارب 280 مليون دولار

due to low river levels of the Rhine River in Germany.

بسبب المستويات المنخفضة لنهر الراين في ألمانيا.

You can ask the residents of Cape Town, South Africa,

يمكنكم أن تسألوا السكان في كايب تاون، في جنوب أقريقيا

who experienced a year-over-year drought drying up their water reserves,

من الذين عانوا من جفاف لسنين على احتياطات الماء لديهم

and then being asked not to flush their toilets.

وثم طلب منهم عدم مسح مراحيضهم.

So you can see,

إذن يمكنكم أن تروا

we have solutions here, with membranes,

أن لدينا حلول هنا باستخدام الأغشية

where we can provide pure water,

حيث يمكننا توفير مياه نقية

we can provide pure salt,

يمكننا توفير ملح نقي

using these membranes, both of these,

باستخدام هذه الأغشية، كلاً منهم

to help to protect our rivers for future generations.

لنساعد على حماية أنهارنا من أجل أجيال المستقبل.

Thank you.

شكرا لكم.

(Applause)

(تصفيق)