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

Traduttore: Elena Pedretti Revisore: Anna Cristiana Minoli

Growing up in northern Wisconsin,

Crescendo nel nord del Wisconsin,

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

ho sviluppato un legame naturale con il fiume Mississippi.

When I was little,

Da piccole,

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

io e mia sorella facevamo a gara per vedere chi riusciva a dire

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

"M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i" più velocemente.

When I was in elementary school,

Alle elementari,

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

mi parlarono dei primi esploratori e delle loro spedizioni,

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

di come Marquette e Joliet si servirono dei Grandi Laghi e del fiume Mississippi,

and its tributaries to discover the Midwest,

con i suoi affluenti, per esplorare il Midwest

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

e per tracciare una rotta commerciale fino al Golfo del Messico.

In graduate school,

Durante la specializzazione,

I was fortunate to have the Mississippi River

avevo la fortuna di vedere il fiume Mississippi

outside my research laboratory window

dalla finestra del mio laboratorio di ricerca

at the University of Minnesota.

all'Università del Minnesota.

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

In quei cinque anni imparai a conoscere il fiume Mississippi,

I got to know its temperamental nature

la sua natura volubile

and where it would flood its banks at one moment,

che lo porta ad esondare in un momento,

and then shortly thereafter,

per poi mostrare nuovamente, di lì a poco,

you would see its dry shorelines.

i suoi argini completamente asciutti.

Today, as a physical organic chemist,

Oggi sono un'esperta di chimica organica fisica

I'm committed to use my training

e mi impegno a usare le mie conoscenze

to help protect rivers, like the Mississippi,

per proteggere i fiumi, come il Mississippi,

from excessive salt that can come from human activity.

dalle eccessive concentrazioni saline dovute alle attività umane.

Because, you know,

Perché, sapete,

il sale può contaminare le acque dolci dei fiumi.

salt is something that can contaminate freshwater rivers.

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

Il livello di salinità dei fiumi è appena lo 0,05%

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

e, a questo livello, la loro acqua è potabile.

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

Tuttavia, i principali corpi d'acqua del nostro pianeta risiedono negli oceani,

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

le cui acque presentano un livello di salinità superiore al 3%.

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

E bere la loro acqua ci farebbe stare male molto velocemente.

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

Per rendere la proporzione tra il volume dell'acqua degli oceani

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

e quello dei fiumi che sono sul nostro pianeta,

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

potremmo rappresentare l'acqua oceanica

into an Olympic-size swimming pool,

come una piscina olimpionica

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

e quella dei fiumi con un contenitore da circa 4 litri.

So you can see it's a precious resource.

Capite quindi che si tratta di una risorsa preziosa,

But do we treat it like a precious resource?

ma la trattiamo come tale?

Or rather, do we treat it like that old rug

Oppure la trattiamo come quel vecchio zerbino

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

che mettiamo sulla soglia di casa per spazzarci i piedi?

Treating rivers like that old rug has severe consequences.

Trattare i fiumi come zerbini ha gravi conseguenze.

Let's take a look.

Diamo un'occhiata.

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

Vediamo cosa può fare un unico cucchiaino di sale.

If we add one teaspoon of salt

Se aggiungiamo un cucchiaino di sale

to this Olympic-size swimming pool of ocean water,

alla piscina olimpionica contenente acqua oceanica,

the ocean water stays ocean water.

l'acqua oceanica non cambia.

But if we add that same one teaspoon of salt

Se invece lo aggiungiamo

to this one-gallon jug of fresh river water,

al contenitore d'acqua dolce da circa quattro litri,

suddenly, it becomes too salty to drink.

l'acqua diventa di colpo troppo salata per poter essere bevuta.

So the point here is,

Il punto è che, poiché fiumi hanno un volume notevolmente minore

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

rispetto a quello degli oceani,

i fiumi sono particolarmente esposti ai rischi dovuti alle attività umane

it is especially vulnerable to human activity,

and we need to take care to protect them.

e devono dunque essere curati e protetti.

Così, di recente ho esaminato la letteratura in proposito

So recently, I surveyed the literature

to look at the river health around the world.

per avere un quadro dello stato di salute dei fiumi nel mondo.

And I fully expected to see ailing river health

Non mi ha sorpreso trovare una pessima situazione

in regions of water scarcity and heavy industrial development.

in regioni aride e fortemente industrializzate,

And I saw that in northern China and in India.

come in India e nella Cina del nord.

But I was surprised when I read a 2018 article

Mi ha invece sorpreso un articolo del 2018

where there's 232 river-sampling sites

relativo ai dati di 232 siti di campionamento

sampled across the United States.

su tutto il territorio degli Stati Uniti.

And of those sites,

Di quei siti,

37 percent had increasing salinity levels.

il 37 per cento presentava livelli di salinità in aumento.

What was more surprising

La cosa più sorprendente

is that the ones with the highest increases

è che i fiumi con i maggiori incrementi

were found on the east part of the United States,

si trovano nella parte est degli Stati Uniti

and not the arid southwest.

e non nelle zone aride del sud-ovest.

The authors of this paper postulate

Secondo gli autori dell'articolo,

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

la causa potrebbe essere l'uso del sale per sghiacciare le strade.

Potentially, another source of this salt

Un'altra potenziale fonte di sale

could come from salty industrial wastewaters.

potrebbe essere rappresentata dalle acque di scarico industriale.

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

Come vedete, le attività umane possono trasformare l'acqua dolce dei fiumi

into water that's more like our oceans.

in qualcosa più simile a quella dei nostri oceani.

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

Dobbiamo fare qualcosa, prima che sia troppo tardi.

And I have a proposal.

Ho una proposta.

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

Possiamo creare un meccanismo di difesa in tre fasi

and if industrial-water users practice this defense mechanism,

che se utilizzato dalle industrie,

we can put our rivers in a much safer position.

migliorerebbe di molto la situazione dei nostri fiumi.

This involves, number one,

Ecco cosa prevede. Uno:

extracting less water from our rivers

un minor prelievo di acque fluviali

by implementing water recycle and reuse operations.

grazie a tecniche di riciclo e riutilizzo dell'acqua.

Number two,

Due:

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

estrazione del sale dalle acque reflue usate per l'industria

and recover it and reuse it for other purposes.

per raccoglierlo e riutilizzarlo in altri impieghi.

And number three, we need to convert salt consumers,

Infine, tre: dobbiamo far sì che coloro che usano il sale

who currently source our salt from mines

proveniente dalle miniere

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

inizino a servirsi di sale proveniente da fonti di riciclo.

This three-part defense mechanism is already in play.

Questo meccanismo di difesa in tre fasi è già attivo.

This is what northern China and India are implementing

India e Cina del nord lo stanno utilizzando

to help to rehabilitate the rivers.

per favorire il risanamento dei fiumi.

But the proposal here

Tuttavia, io propongo

is to use this defense mechanism to protect our rivers,

di usare questo meccanismo di difesa per proteggere i nostri fiumi,

so we don't need to rehabilitate them.

per evitare di doverli risanare.

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

La buona notizia è che la tecnologia per poterlo fare già esiste.

It's with membranes.

Prevede l'uso di membrane.

Membranes that can separate salt and water.

Membrane in grado di separare il sale dall'acqua.

Membranes have been around for a number of years,

Le membrane ci sono da diversi anni.

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

Sono fatte di materiali polimerici che separano in base a dimensione

or they can separate based on charge.

o carica elettrica.

The membranes that are used to separate salt and water

Le membrane utilizzate per separare il sale dall'acqua

typically separate based on charge.

in genere agiscono in base alla carica.

And these membranes are negatively charged,

Queste membrane hanno carica negativa

and help to repel the negatively charged chloride ions

e dunque respingono gli ioni di cloruro, anch'essi a carica negativa,

that are in that dissolved salt.

presenti in quel sale sciolto.

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

Come ho detto, queste membrane ci sono da diversi anni

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

e attualmente purificano quasi 100 milioni di litri d'acqua al minuto,

Even more than that, actually.

se non addirittura di più.

But they can do more.

Si può andare anche oltre.

These membranes are based under the principle of reverse osmosis.

Queste membrane funzionano sul principio dell'osmosi inversa.

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

L'osmosi è un processo naturale che avviene nei nostri corpi

you know, how our cells work.

a livello di funzione cellulare.

And osmosis is where you have two chambers

Nell'osmosi ci sono due camere

that separate two levels of salt concentration.

con due diversi livelli di concentrazione salina:

One with low salt concentration

una a bassa concentrazione

and one with high salt concentration.

e l'altra ad alta concentrazione.

And separating the two chambers is the semipermeable membrane.

Le due camere sono separate da una membrana semimpermeabile.

And under the natural osmosis process,

Per il processo osmotico naturale,

what happens is the water naturally transports across that membrane

l'acqua attraversa la membrana,

from the area of low salt concentration

passando dall'area a bassa concentrazione

to the area of high salt concentration,

a quella ad alta concentrazione,

until an equilibrium is met.

fino al raggiungimento dell'equilibrio.

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

Nell'osmosi inversa, invece, questo processo naturale viene invertito.

And in order to achieve this reversal,

Per farlo,

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

si esercita pressione sulla parte ad alta concentrazione

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

per spingere l'acqua nella direzione opposta.

And so the high-concentration side becomes more salty,

La parte ad alta concentrazione diviene così più salata,

more concentrated,

più concentrata

and the low-concentration side becomes your purified water.

e la parte a bassa concentrazione diventa acqua purificata.

So using reverse osmosis, we can take an industrial wastewater

Grazie all'osmosi inversa, possiamo completamente

depurare fino al 95 per cento delle acque di scarico industriali,

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

leaving only five percent as this concentrated salty mixture.

mentre il restante 5 per cento diventa una sostanza concentrata e salina.

Now, this five percent concentrated salty mixture

Questo 5 per cento di miscuglio salino e concentrato

is not waste.

non è uno scarto.

So scientists have also developed membranes

Gli scienziati hanno realizzato membrane modificate

that are modified to allow some salts to pass through

che permettono il passaggio di alcuni tipi di sali

and not others.

ma non di altri.

Using these membranes,

Grazie a queste membrane,

which are commonly referred to as nanofiltration membranes,

chiamate comunemente membrane a nanofiltrazione,

now this five percent concentrated salty solution

il 5 per cento di soluzione salina concentrata

can be converted into a purified salt solution.

può essere convertito in una soluzione salina purificata.

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

In sostanza, tramite osmosi inversa e membrane a nanofiltrazione

we can convert industrial wastewater

possiamo convertire le acque reflue industriali

into a resource of both water and salt.

in risorse quali sale e l'acqua.

And in doing so,

Così facendo, inoltre,

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

attuiamo le fasi uno e due del nostro meccanismo di difesa fluviale.

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

Ne ho parlato con diversi utilizzatori di acque industriali

and the common response is,

e la risposta più comune è stata:

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

"Sì, ma chi userebbe il mio sale?"

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

Questo ci porta alla fase tre, che è molto importante.

We need to transform folks that are using mine salt

Dobbiamo convincere chi usa il sale proveniente dalle miniere

into consumers of recycled salt.

a passare al consumo di sale riciclato.

So who are these salt consumers?

Chi sono questi consumatori di sale?

Well, in 2018 in the United States,

Ho scoperto che nel 2018,

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

il 43 per cento del sale consumato negli Stati Uniti

was used for road salt deicing purposes.

è stato usato per sghiacciare le strade.

Thirty-nine percent was used by the chemical industry.

Il 39 per cento è stato utilizzato nell'industria chimica.

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

Ho analizzato questi due utilizzi

So, I was shocked.

e sono rimasta scioccata.

In the 2018-2019 winter season,

Durante l'inverno 2018-2019,

one million tons of salt

un milione di tonnellate di sale

was applied to the roads in the state of Pennsylvania.

è stato sparso sulle strade della Pennsylvania.

One million tons of salt is enough

È una quantità di sale sufficiente

to fill two-thirds of an Empire State Building.

a riempire per due terzi l'Empire State Building.

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

Un milione di tonnellate di sale estratto dalla terra

applied to our roads,

e sparso sulle strade,

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

che poi si riversa nell'ambiente e nei nostri fiumi.

So the proposal here is that we could at least

Io propongo di cercare, almeno,

source that salt from a salty industrial wastewater,

di ottenere questo sale dagli scarichi industriali di acque saline,

and prevent that from going into our rivers,

per evitare che finisca nei nostri fiumi.

and rather use that to apply to our roads.

Sarebbe meglio usare, sulle strade, il sale di recupero,

So at least when the melt happens in the springtime

così, al disgelo primaverile,

and you have this high-salinity runoff,

i fiumi potrebbero essere meno esposti ai danni causati

the rivers are at least in a better position

dalla sostanza altamente salina che si riversa nelle loro acque.

to defend themselves against that.

Now, as a chemist,

In qualità di chimica,

the opportunity though that I'm more psyched about

ciò che mi entusiasma di più è l'idea di introdurre

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

questo utilizzo circolare del sale nell'industria chimica.

And the chlor-alkali industry is perfect.

L'industria dei cloro-alcali sarebbe perfetta per farlo.

Chlor-alkali industry is the source of epoxies,

Questa industria ci fornisce resine ipossodiche,

it's the source of urethanes and solvents

uretani, solventi

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

e molti prodotti utili di uso quotidiano.

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

Alla base di questa produzione si trova il cloruro di sodio.

So the idea here is,

L'idea è --

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

anzi, prima diamo un'occhiata all'economia lineare.

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

In un'economia lineare, il sale viene estratto da una miniera,

it goes through this chlor-alkali process,

subisce il processo dei cloro-alcali

made into a basic chemical,

e diventa una sostanza chimica di base

which then can get converted into another new product,

che può poi essere convertita in un prodotto nuovo

or a more functional product.

o maggiormente funzionale.

But during that conversion process,

Questa lavorazione, però,

oftentimes salt is regenerated as the by-product,

spesso genera sale di scarto

and it ends up in the industrial wastewater.

che finisce nelle acque di scarico industriale.

So, the idea is that we can introduce circularity,

L'idea è di introdurre circolarità.

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

Possiamo recuperare acqua e sale delle acque di scarico industriale

from the factories,

provenienti dalle fabbriche

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

per utilizzarli nuovamente all'inizio delle lavorazioni dei cloro-alcali.

Circular salt.

Sale circolare.

So how impactful is this?

Che impatto avrebbe tutto ciò?

Well, let's just take one example.

Facciamo un esempio.

Fifty percent of the world's production of propylene oxide

Il 50 per cento della produzione mondiale di ossido di propilene

is made through the chlor-alkali process.

avviene grazie al processo cloro-soda.

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

Parliamo di cinque milioni di tonnellate di ossido di propilene

on an annual basis, made globally.

ogni anno, a livello globale.

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

Cinque milioni di tonnellate di sale estratte dalla terra

converted through the chlor-alkali process into propylene oxide,

trasformate in ossido di propilene dal processo cloro-soda

and then during that process,

che a sua volta riversa

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

cinque milioni di tonnellate di sale nelle acque reflue industriali.

So five million tons

Cinque milioni di tonnellate

is enough salt to fill three Empire State Buildings.

potrebbero riempire l'equivalente di tre Empire State Building

And that's on an annual basis.

ogni anno.

So you can see how circular salt can provide a barrier

Capite allora come il sale circolare

possa proteggere i nostri fiumi da questo eccessivo scarico di sale.

to our rivers from this excessive salty discharge.

So you might wonder,

Forse vi state chiedendo:

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

"Se queste membrane sono ormai disponibili da anni,

so why aren't people implementing wastewater reuse?

perché non viene praticato il riciclo delle acque di scarico?"

Well, the bottom line is,

Il fatto è

it costs money to implement wastewater reuse.

che ha un costo.

And second,

Inoltre,

water in these regions is undervalued.

in queste regioni all'acqua non viene dato il giusto valore.

Until it's too late.

Fino a quando non è troppo tardi.

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

Se non cominceremo a prevedere politiche di tutela delle acque dolci,

there are some severe consequences.

andremo incontro a conseguenze gravi.

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

Chiedete a uno dei maggiori produttori di sostanze chimiche,

who last year took a 280-million dollar hit

che lo scorso anno ha subito un danno di 280 milioni di dollari

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

a causa del basso livello delle acque del fiume Reno in Germania.

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

Oppure chiedete agli abitanti di Città del Capo, in Sudafrica,

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

dove una siccità di anni ha talmente prosciugato le riserve di acqua

and then being asked not to flush their toilets.

da rendere necessaria la richiesta di non tirare lo sciacquone.

So you can see,

Come avete visto,

we have solutions here, with membranes,

ci sono soluzioni grazie alle membrane

where we can provide pure water,

che possono fornire acqua pura

we can provide pure salt,

e fornire sale puro

using these membranes, both of these,

grazie all'utilizzo di queste due membrane

to help to protect our rivers for future generations.

che ci possono aiutare a proteggere i nostri fiumi per le generazioni future.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)