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

Traductor: Alma Aguero Revisor: Florencia Bracamonte

Growing up in northern Wisconsin,

Al crecer en el norte de Wisconsin,

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

naturalmente desarrollé una conexión con el río Misisipi.

When I was little,

Cuando era pequeña,

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

mi hermana y yo competíamos para ver quién podía deletrear

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

"M-i-s-i-s-i-p-i" más rápido.

Cuando estaba en la escuela primaria,

When I was in elementary school,

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

aprendí sobre los primeros exploradores y sus expediciones,

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

Marquette y Joliet, y cómo usaron los Grandes Lagos,

el río Misisipi y sus tributarios para descubrir el Medio Oeste

and its tributaries to discover the Midwest,

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

y mapear una ruta comercial al golfo de México.

In graduate school,

En la escuela de posgrado,

I was fortunate to have the Mississippi River

tuve la suerte de poder ver el río Misisipi

outside my research laboratory window

por la ventana de mi laboratorio de investigación

at the University of Minnesota.

en la Universidad de Minnesota.

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

Durante ese período de cinco años, llegué a conocer el río Misisipi.

I got to know its temperamental nature

Llegué a conocer su naturaleza temperamental

and where it would flood its banks at one moment,

y dónde sus orillas se inundarían en un momento determinado,

and then shortly thereafter,

y poco después se verían sus costas secas.

you would see its dry shorelines.

Today, as a physical organic chemist,

Hoy, como fisicoquímica orgánica,

I'm committed to use my training

estoy comprometida a usar mi entrenamiento

to help protect rivers, like the Mississippi,

para ayudar a proteger ríos como el Misisipi

from excessive salt that can come from human activity.

del exceso de sal que proviene de la actividad humana.

Because, you know,

Porque, saben,

salt is something that can contaminate freshwater rivers.

la sal puede contaminar los ríos de agua dulce.

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

Los ríos de agua dulce solo tienen niveles de sal de 0,05 %.

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

A este nivel es segura para el consumo.

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

Pero la mayor parte del agua en nuestro planeta se encuentra en océanos,

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

y el agua del océano tiene un nivel de salinidad de más del 3 %.

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

Si bebieran eso, enfermarían muy rápido.

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

Entonces, si comparamos el volumen relativo del agua del océano

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

con el agua de ríos que hay en el planeta...

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

Supongamos que somos capaces de poner el agua del océano

into an Olympic-size swimming pool,

en una piscina olímpica.

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

En ese caso, el agua de los ríos del planeta

cabría en una jarra de casi 4 litros.

So you can see it's a precious resource.

Pueden notar que se trata de un recurso muy valioso.

But do we treat it like a precious resource?

Pero ¿lo tratamos como un recurso valioso?

Or rather, do we treat it like that old rug

¿O más bien lo tratamos como a esa vieja alfombra

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

que ponemos en la puerta de casa para limpiarnos los pies?

Treating rivers like that old rug has severe consequences.

Tratar a los ríos como una vieja alfombra tiene consecuencias graves.

Let's take a look.

Echemos un vistazo.

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

Veamos lo que una cucharadita de sal puede hacer.

If we add one teaspoon of salt

Si agregamos una cucharadita de sal

to this Olympic-size swimming pool of ocean water,

a esta piscina olímpica con agua de océano,

the ocean water stays ocean water.

el agua de océano permanece agua de océano.

But if we add that same one teaspoon of salt

Pero si añadimos esa misma cucharadita de sal

to this one-gallon jug of fresh river water,

a esta jarra de casi 4 litros de agua de río,

suddenly, it becomes too salty to drink.

de repente se vuelve demasiado salada para el consumo.

So the point here is,

Lo importante de esto es que,

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

como el volumen de los ríos es tan pequeño comparado con el de los océanos,

los ríos son especialmente vulnerables a la actividad humana,

it is especially vulnerable to human activity,

and we need to take care to protect them.

y debemos protegerlos.

So recently, I surveyed the literature

Recientemente, revisé la literatura

to look at the river health around the world.

para corroborar la salud de los ríos de distintas partes del mundo.

And I fully expected to see ailing river health

Y esperaba ver ríos en malas condiciones

in regions of water scarcity and heavy industrial development.

en regiones con escasez de agua y gran desarrollo industrial.

And I saw that in northern China and in India.

Eso fue lo que noté en el norte de China y en India.

But I was surprised when I read a 2018 article

Pero me sorprendí al leer un artículo de 2018

where there's 232 river-sampling sites

en que se tomaron como muestra 232 ríos

sampled across the United States.

en EE. UU.

And of those sites,

Y de esos ríos, el 37 % tenía niveles crecientes de salinidad.

37 percent had increasing salinity levels.

What was more surprising

Lo más sorprendente

is that the ones with the highest increases

es que los que tienen mayores incrementos

were found on the east part of the United States,

fueron encontrados al este de EE. UU.

and not the arid southwest.

y no en el árido suroeste.

The authors of this paper postulate

Los autores de este artículo proponen

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

que esto podría deberse al uso de sal para descongelar las carreteras.

Potentially, another source of this salt

Potencialmente, otra fuente de esta sal

could come from salty industrial wastewaters.

podrían ser las aguas residuales industriales saladas.

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

Como pueden ver, las actividades humanas pueden convertir ríos de agua dulce

into water that's more like our oceans.

en agua más parecida a la de los océanos.

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

Tenemos que actuar antes de que sea demasiado tarde.

And I have a proposal.

Yo tengo una propuesta.

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

Podemos adoptar un mecanismo de defensa fluvial de tres pasos,

and if industrial-water users practice this defense mechanism,

y si los usuarios de aguas industriales practican este mecanismo de defensa,

we can put our rivers in a much safer position.

podremos salvaguardar nuestros ríos mucho más.

This involves, number one,

Esto implica, en primer lugar, extraer menos agua de los ríos

extracting less water from our rivers

by implementing water recycle and reuse operations.

al implementar el reciclaje de agua y operaciones de reúso.

Number two,

Número dos:

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

necesitamos extraer la sal de estas aguas residuales industriales,

and recover it and reuse it for other purposes.

recuperarlas y reusarlas para otros propósitos.

And number three, we need to convert salt consumers,

Y número tres: necesitamos convertir a los consumidores de sal,

who currently source our salt from mines

que actualmente obtienen sal de las minas,

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

en consumidores de sal que la obtengan de fuentes recicladas.

This three-part defense mechanism is already in play.

Este mecanismo de defensa de tres partes ya se está aplicando.

This is what northern China and India are implementing

Esto es lo que están implementando en el norte de China y en India

to help to rehabilitate the rivers.

para rehabilitar los ríos.

But the proposal here

Pero la propuesta aquí

is to use this defense mechanism to protect our rivers,

es usar este mecanismo de defensa para proteger nuestros ríos

so we don't need to rehabilitate them.

y no tener que rehabilitarlos.

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

La buena noticia es que ya tenemos la tecnología para hacerlo.

It's with membranes.

Es con membranas.

Membranes that can separate salt and water.

Las membranas pueden separar la sal del agua.

Membranes have been around for a number of years,

Las membranas han existido por varios años,

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

y se basan en materiales poliméricos que separan de acuerdo con el tamaño

or they can separate based on charge.

o de acuerdo con la carga.

The membranes that are used to separate salt and water

Las membranas usadas para separar la sal del agua

typically separate based on charge.

típicamente separan de acuerdo con la carga.

And these membranes are negatively charged,

Estas membranas tienen carga negativa

and help to repel the negatively charged chloride ions

y ayudan a repeler iones cloruro de carga negativa

that are in that dissolved salt.

que se encuentran en la sal disuelta.

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

Como mencioné ya, estas membranas han existido por algunos años

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

y actualmente purifican unos 94 millones de litros de agua por minuto.

Even more than that, actually.

En realidad, más que eso.

But they can do more.

Pero pueden hacer más.

These membranes are based under the principle of reverse osmosis.

Estas membranas se basan en el principio de ósmosis inversa.

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

La ósmosis es un proceso natural que ocurre en nuestro organismo,

you know, how our cells work.

se trata del funcionamiento de las células.

And osmosis is where you have two chambers

La ósmosis ocurre cuando en dos cámaras

that separate two levels of salt concentration.

se separan dos niveles de concentración de sal.

One with low salt concentration

Una tiene baja concentración de sal,

and one with high salt concentration.

y la otra tiene una alta concentración de sal.

And separating the two chambers is the semipermeable membrane.

Una membrana semipermeable separa estas dos cámaras.

And under the natural osmosis process,

Y según el proceso natural de ósmosis,

what happens is the water naturally transports across that membrane

lo que ocurre es que el agua naturalmente se transporta a través de la membrana

from the area of low salt concentration

del área de baja concentración de sal al área de alta concentración de sal,

to the area of high salt concentration,

until an equilibrium is met.

hasta alcanzar un equilibrio.

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

La ósmosis inversa es lo contrario al proceso natural.

And in order to achieve this reversal,

Para lograr esta inversión,

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

lo que hacemos es aplicar presión a la cámara con alta concentración

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

y, al hacer esto, dirigimos al agua en dirección opuesta.

And so the high-concentration side becomes more salty,

Y así, el lado de alta concentración se vuelve más salado,

more concentrated,

más concentrado,

and the low-concentration side becomes your purified water.

y el lado de baja concentración se convierte en agua purificada.

So using reverse osmosis, we can take an industrial wastewater

Al usar la ósmosis inversa podemos tomar agua residual industrial

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

y convertir hasta el 95 % de ella en agua pura,

leaving only five percent as this concentrated salty mixture.

dejando solo el 5 % como mezcla salada concentrada.

Now, this five percent concentrated salty mixture

Ahora bien, este 5 % de mezcla salada concentrada no es un desperdicio.

is not waste.

So scientists have also developed membranes

Los científicos también han desarrollado membranas

that are modified to allow some salts to pass through

que fueron modificadas para permitir el paso de ciertas sales

and not others.

y no el de otras.

Using these membranes,

Usando estas membranas,

which are commonly referred to as nanofiltration membranes,

que comúnmente se conocen como membranas de nanofiltración,

now this five percent concentrated salty solution

este 5 % de solución salina concentrada

can be converted into a purified salt solution.

puede convertirse en una solución salina purificada.

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

Así, usando la ósmosis inversa y las membranas de nanofiltración,

we can convert industrial wastewater

podemos convertir el agua residual industrial

into a resource of both water and salt.

en un recurso de agua y sal.

And in doing so,

Y, al hacer esto,

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

lograr los pilares uno y dos de este mecanismo de defensa fluvial.

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

He presentado esto a varios usuarios de agua industrial,

and the common response is,

y la respuesta común es: "Sí, pero ¿quién va a usar mi sal?".

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

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

Es por eso por lo que el pilar número tres es tan importante.

We need to transform folks that are using mine salt

Necesitamos transformar a las personas que usan sal proveniente de minas

into consumers of recycled salt.

en consumidores de sal reciclada.

So who are these salt consumers?

¿Quiénes son estos consumidores de sal?

Well, in 2018 in the United States,

En EE. UU. en 2018,

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

descubrí que el 43 % de la sal consumida en el país

was used for road salt deicing purposes.

se usó para descongelar carreteras.

Thirty-nine percent was used by the chemical industry.

El 39 % se usó en la industria química.

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

Echemos un vistazo a estas dos aplicaciones.

So, I was shocked.

Estaba sorprendida.

In the 2018-2019 winter season,

En la temporada de invierno 2018-2019,

one million tons of salt

un millón de toneladas de sal

was applied to the roads in the state of Pennsylvania.

se usó en carreteras del estado de Pensilvania.

One million tons of salt is enough

Un millón de toneladas de sal es suficiente

to fill two-thirds of an Empire State Building.

para llenar dos tercios del Empire State Building.

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

Eso representa un millón de toneladas de sal extraída de la Tierra,

applied to our roads,

usada en nuestras carreteras,

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

y que luego se arroja al ambiente y a nuestros ríos.

So the proposal here is that we could at least

La propuesta que presento

es que al menos podríamos obtener esa agua residual industrial salada,

source that salt from a salty industrial wastewater,

and prevent that from going into our rivers,

evitar que acabe en los ríos

and rather use that to apply to our roads.

y usar más bien esa sal para las carreteras.

So at least when the melt happens in the springtime

Así cuando el derretimiento ocurra en la primavera

and you have this high-salinity runoff,

y tengamos una escorrentía de alta salinidad,

the rivers are at least in a better position

los ríos estén al menos en mejores condiciones para defenderse.

to defend themselves against that.

Now, as a chemist,

Ahora bien, como química, la oportunidad que me entusiasma más

the opportunity though that I'm more psyched about

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

es el concepto de introducir sal circular a la industria química.

And the chlor-alkali industry is perfect.

La industria del cloro-álcali es perfecta.

Chlor-alkali industry is the source of epoxies,

La industria del cloro-álcali es la fuente de epoxi,

it's the source of urethanes and solvents

de los uretanos y solventes

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

y muchos productos útiles que usamos en nuestra vida cotidiana.

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

Y utiliza el cloruro de sodio como su fuente de alimentación clave.

So the idea here is,

La idea es que, antes que nada, revisemos la economía lineal.

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

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

En una economía lineal, la sal de obtiene de minas,

it goes through this chlor-alkali process,

y atraviesa este proceso de cloro-álcali:

made into a basic chemical,

se transforma en una sustancia química básica,

which then can get converted into another new product,

que luego puede convertirse en otro producto nuevo,

or a more functional product.

o en uno más funcional.

But during that conversion process,

Pero durante el proceso de conversión,

oftentimes salt is regenerated as the by-product,

a menudo la sal se regenera como subproducto,

and it ends up in the industrial wastewater.

y termina en las aguas residuales industriales.

So, the idea is that we can introduce circularity,

Entonces, la idea es que podemos introducir circularidad

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

y podemos reciclar el agua y la sal

de esas corrientes de aguas residuales industriales de las fábricas,

from the factories,

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

y podemos enviarla al inicio del proceso de cloro-álcali.

Circular salt.

Sal circular.

So how impactful is this?

¿Cuál es el impacto de esto?

Well, let's just take one example.

Bueno, tomemos un solo ejemplo:

Fifty percent of the world's production of propylene oxide

el 50 % de la producción mundial de óxido de propileno

is made through the chlor-alkali process.

se realiza a través del proceso de cloro-álcali.

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

Eso es un total de unos 5 millones de toneladas de óxido de propileno

on an annual basis, made globally.

al año, a nivel mundial.

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

Es decir, 5 millones de toneladas de sal extraídos de la Tierra

converted through the chlor-alkali process into propylene oxide,

convertidos a través del proceso cloro-álcali en óxido de propileno,

and then during that process,

y luego, durante ese proceso,

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

5 millones de toneladas de sal

terminan en corrientes de aguas residuales.

So five million tons

Esos 5 millones de toneladas

is enough salt to fill three Empire State Buildings.

son suficiente para llenar tres Empire State Building.

And that's on an annual basis.

Y esa cantidad es anual.

So you can see how circular salt can provide a barrier

Podemos ver cómo la sal circular puede proveer una barrera

to our rivers from this excessive salty discharge.

para nuestros ríos frente a la descarga excesiva de sal.

So you might wonder,

Quizá se pregunten:

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

"Si estas membranas han existido por varios años,

so why aren't people implementing wastewater reuse?

entonces ¿por qué las personas no están implementando

la reutilización de aguas residuales?".

Well, the bottom line is,

Pues porque cuesta dinero implementar la reutilización de agua residual.

it costs money to implement wastewater reuse.

And second,

Y, en segundo lugar,

water in these regions is undervalued.

el agua en estas regiones está infravalorada.

Until it's too late.

Hasta que es muy tarde.

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

Si no planificamos la sustentabilidad del agua dulce,

there are some severe consequences.

habrá consecuencias graves.

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

Pueden preguntar a una de las industrias químicas más grandes del mundo

who last year took a 280-million dollar hit

que el año pasado tuvo una pérdida de USD 280 millones

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

debido a los bajos niveles del río Rin en Alemania.

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

Pueden preguntar a los residentes de Ciudad del Cabo, en Sudáfrica,

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

quienes experimentaron año a año sequías que agotaron sus reservas de agua,

and then being asked not to flush their toilets.

y luego se les pidió que no descargaran su inodoro.

So you can see,

Como pueden ver, las membranas son una solución

we have solutions here, with membranes,

where we can provide pure water,

con la que podemos proveer agua pura,

we can provide pure salt,

podemos proveer sal pura usando estas membranas,

using these membranes, both of these,

to help to protect our rivers for future generations.

y así proteger nuestros ríos para las futuras generaciones.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)