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

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Esther van Driel

Growing up in northern Wisconsin,

Opgroeiend in het noorden van Wisconsin

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

heb ik een natuurlijke band met de Mississippi ontwikkeld.

When I was little,

Toen ik klein was,

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

hielden mijn zus en ik wedstrijden om te kijken

wie 'M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i' het snelst kon spellen.

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

When I was in elementary school,

Op de lagere school

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

leerde ik over hoe de vroege ontdekkingsreizigers en hun expedities,

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

Marquette en Joliet,

de Grote Meren en de Mississippi en haar zijrivieren gebruikten

and its tributaries to discover the Midwest,

om het Midwesten te ontdekken

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

en om een handelsroute naar de Golf van Mexico in kaart te brengen.

In graduate school,

Op de universiteit

I was fortunate to have the Mississippi River

had ik het geluk de Mississippi te kunnen zien

outside my research laboratory window

vanuit het raam van mijn laboratorium

at the University of Minnesota.

aan de Universiteit van Minnesota.

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

Tijdens die periode van vijf jaar leerde ik de Mississippi kennen.

I got to know its temperamental nature

Ik kreeg haar temperamentvolle karakter te zien;

and where it would flood its banks at one moment,

op het ene moment overstroomde ze haar oevers,

and then shortly thereafter,

en kort daarna

you would see its dry shorelines.

stonden haar oevers droog.

Today, as a physical organic chemist,

Nu wil ik als fysisch-organische chemicus

I'm committed to use my training

mijn opleiding gebruiken

to help protect rivers, like the Mississippi,

om rivieren zoals de Mississippi te beschermen

from excessive salt that can come from human activity.

tegen overmatig zout, vaak afkomstig van menselijke activiteit.

Because, you know,

Want zout is iets dat zoetwaterrivieren kan vervuilen.

salt is something that can contaminate freshwater rivers.

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

Zoetwaterrivieren hebben een zoutgehalte van slechts 0,05 procent.

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

Op dat niveau is het veilig om te drinken.

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

Maar het meeste water op onze planeet zit in onze zeeën

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

en zeewater heeft een zoutgehalte van meer dan 3 procent.

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

Als je dat drinkt, word je zeer snel ziek.

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

Als we het volume van zeewater

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

vergelijken met dat van rivierwater op onze planeet,

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

en stel je voor dat we met zeewater

into an Olympic-size swimming pool,

een zwembad van olympische afmetingen zouden vullen,

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

dan zou in verhouding het rivierwater van onze planeet

in een fles van vier liter passen.

So you can see it's a precious resource.

Je ziet dat het een kostbare grondstof is.

But do we treat it like a precious resource?

Maar behandelen we het ook als een kostbare grondstof?

Or rather, do we treat it like that old rug

Of behandelen we het eerder als die oude mat

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

waar je bij de voordeur je voeten aan veegt?

Treating rivers like that old rug has severe consequences.

Rivieren behandelen zoals die oude mat heeft ernstige gevolgen.

Let's take a look.

Laten we eens kijken.

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

Laten we eens kijken wat slechts een theelepel zout kan doen.

If we add one teaspoon of salt

Als we een theelepel zout

to this Olympic-size swimming pool of ocean water,

aan dit olympisch zwembad met zeewater toevoegen,

the ocean water stays ocean water.

dan blijft dat zeewater gewoon zeewater.

But if we add that same one teaspoon of salt

Maar als we diezelfde theelepel zout toevoegen

to this one-gallon jug of fresh river water,

aan die 4-literfles met zoet rivierwater,

suddenly, it becomes too salty to drink.

wordt het plotseling te zout om te drinken.

So the point here is,

Waar het hier om gaat,

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

is dat rivieren door hun zeer kleine volume

in vergelijking met de oceanen,

it is especially vulnerable to human activity,

bijzonder gevoelig zijn voor menselijke activiteiten,

and we need to take care to protect them.

en we ze dus moeten beschermen.

So recently, I surveyed the literature

Een tijdje terug bekeek ik de literatuur

to look at the river health around the world.

over riviergezondheid in de hele wereld.

And I fully expected to see ailing river health

Ik verwachtte rivieren in slechte staat

in regions of water scarcity and heavy industrial development.

in regio's met waterschaarste en zware industriële ontwikkeling.

And I saw that in northern China and in India.

Ik zag dit in het noorden van China en India.

But I was surprised when I read a 2018 article

Maar ik was verrast toen ik een artikel uit 2018 las

where there's 232 river-sampling sites

over 232 rivieren waar monsters uit genomen zijn

sampled across the United States.

in de Verenigde Staten.

And of those sites,

Op 37 procent van die plaatsen steeg het zoutgehalte.

37 percent had increasing salinity levels.

What was more surprising

Wat verrassender was,

is that the ones with the highest increases

is dat die met de hoogste stijgingen

were found on the east part of the United States,

werden gevonden in het oostelijke deel van de Verenigde Staten,

and not the arid southwest.

en niet in het droge zuidwesten.

The authors of this paper postulate

De auteurs van dit artikel stellen

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

dat dit te wijten kan zijn aan het gebruik van zout

om de wegen ijsvrij te houden.

Potentially, another source of this salt

Een andere potentiële bron van dit zout

could come from salty industrial wastewaters.

zou kunnen komen van zout industrieel afvalwater.

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

Zoals je ziet,

kunnen menselijke activiteiten het water in onze zoetwaterrivieren

into water that's more like our oceans.

omzetten naar water dat begint te lijken op zeewater.

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

Dus moeten we handelen en iets doen voordat het te laat is.

And I have a proposal.

Ik heb een voorstel.

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

We kunnen een driestappenplan maken om onze rivieren te beschermen.

and if industrial-water users practice this defense mechanism,

Als industriële gebruikers van water

dit afweermechanisme in de praktijk brengen,

we can put our rivers in a much safer position.

kunnen we onze rivieren in een veel veiligere positie brengen.

This involves, number one,

Dit houdt in, nummer een:

extracting less water from our rivers

dat we minder water aan onze rivieren onttrekken

by implementing water recycle and reuse operations.

door het recyclen en hergebruik van water.

Number two,

Nummer twee:

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

we moeten het zout uit dit zoute industriële afvalwater halen,

and recover it and reuse it for other purposes.

het terugwinnen en opnieuw gebruiken voor andere doeleinden.

And number three, we need to convert salt consumers,

Nummer drie: we moeten zoutgebruikers,

who currently source our salt from mines

die momenteel ons zout halen uit mijnen,

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

veranderen in zoutgebruikers die ons zout halen uit gerecycleerd zout.

This three-part defense mechanism is already in play.

Dit driedelige afweermechanisme wordt al toegepast.

This is what northern China and India are implementing

Noord-China en India doen het al

to help to rehabilitate the rivers.

om de rivieren te helpen herstellen.

But the proposal here

Maar het voorstel hier

is to use this defense mechanism to protect our rivers,

is dit afweermechanisme te gebruiken om onze rivieren te beschermen,

so we don't need to rehabilitate them.

zodat we ze niet hoeven te herstellen.

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

Het goede nieuws is dat we de technologie hebben om dit te doen.

It's with membranes.

Het werkt met membranen.

Membranes that can separate salt and water.

Membranen die zout en water kunnen scheiden.

Membranes have been around for a number of years,

Membranen zijn er al een aantal jaren

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

en ze zijn gebaseerd op polymere materialen

die scheiden op basis van grootte

or they can separate based on charge.

of op basis van elektrische lading.

The membranes that are used to separate salt and water

De membranen die worden gebruikt om zout en water te scheiden,

typically separate based on charge.

scheiden vooral op basis van lading.

And these membranes are negatively charged,

Deze membranen zijn negatief geladen

and help to repel the negatively charged chloride ions

en stoten zo de negatief geladen chloorionen af

that are in that dissolved salt.

in dat opgeloste zout.

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

Zoals ik al zei zijn deze membranen er al een aantal jaren

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

en op dit moment zuiveren ze 100 miljoen liter water per minuut.

Even more than that, actually.

Eigenlijk nog meer dan dat.

But they can do more.

Maar ze kunnen meer.

These membranes are based under the principle of reverse osmosis.

Deze membranen zijn gebaseerd op het principe van omgekeerde osmose.

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

Osmose is een natuurlijk proces dat in ons lichaam plaatsvindt --

you know, how our cells work.

je weet wel, hoe onze cellen werken.

And osmosis is where you have two chambers

Bij osmose heb je twee kamers

that separate two levels of salt concentration.

die twee niveaus van zoutconcentratie van elkaar scheiden.

One with low salt concentration

Een met een lage zoutconcentratie

and one with high salt concentration.

en een met een hoge zoutconcentratie.

And separating the two chambers is the semipermeable membrane.

Tussen de twee kamers zit een halfdoorlatend membraan.

And under the natural osmosis process,

Bij het natuurlijke osmoseproces

what happens is the water naturally transports across that membrane

gaat het water uit zichzelf door dat membraan

from the area of low salt concentration

van het gebied met lage zoutconcentratie

to the area of high salt concentration,

naar het gebied met hoge zoutconcentratie

until an equilibrium is met.

tot een evenwicht is bereikt.

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

Omgekeerde osmose is de omkering van dit natuurlijke proces.

And in order to achieve this reversal,

Om deze omkering te verwezenlijken,

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

oefenen we een druk uit aan de kant van de hoge concentratie

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

en duwen we daardoor het water in de tegengestelde richting.

And so the high-concentration side becomes more salty,

De kant met de hoge concentratie wordt daardoor nog zouter,

more concentrated,

geconcentreerder,

and the low-concentration side becomes your purified water.

en de kant met de lage concentratie wordt het gezuiverde water.

So using reverse osmosis, we can take an industrial wastewater

Door omgekeerde osmose kunnen we industrieel afvalwater

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

voor 95 procent omzetten in zuiver water,

leaving only five percent as this concentrated salty mixture.

waardoor er slechts 5 procent als geconcentreerd zoutmengsel overblijft.

Now, this five percent concentrated salty mixture

Die 5 procent geconcentreerd zoutmengsel

is not waste.

is echter geen afval.

So scientists have also developed membranes

Wetenschappers hebben ook membranen ontwikkeld

that are modified to allow some salts to pass through

die ontworpen zijn om bepaalde zouten door te laten

and not others.

en andere niet.

Using these membranes,

Met behulp van deze membranen,

which are commonly referred to as nanofiltration membranes,

algemeen aangeduid als nanofiltratiemembranen,

now this five percent concentrated salty solution

kan nu deze 5 procent geconcentreerde zoutoplossing

can be converted into a purified salt solution.

worden omgezet in een gezuiverde zoutoplossing.

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

Dus met omgekeerde osmose en nanofiltratiemembranen

we can convert industrial wastewater

kunnen we industrieel afvalwater omzetten

into a resource of both water and salt.

in zowel water als zout.

And in doing so,

Daardoor bereiken we pijler een en twee van dit rivierafweermechanisme.

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

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

Ik stelde dit voor aan een aantal gebruikers van industrieel water

and the common response is,

en de algemene reactie was:

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

"Ja, maar wie gaat mijn zout gebruiken?"

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

Daarom is pijler nummer drie zo belangrijk.

We need to transform folks that are using mine salt

We moeten gebruikers van zout uit zoutmijnen

into consumers of recycled salt.

veranderen in gebruikers van gerecycleerd zout.

So who are these salt consumers?

Wie zijn deze zoutgebruikers?

Well, in 2018 in the United States,

Ik vernam dat in 2018 in de Verenigde Staten,

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

43 procent van het in de VS verbruikte zout

was used for road salt deicing purposes.

werd gebruikt als strooizout om wegen ijsvrij te houden.

Thirty-nine percent was used by the chemical industry.

39 procent werd gebruikt in de chemische industrie.

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

Laten we eens kijken naar deze twee toepassingen.

So, I was shocked.

Ik was geschokt.

In the 2018-2019 winter season,

In de winter van 2018

one million tons of salt

werd een miljoen ton zout

was applied to the roads in the state of Pennsylvania.

uitgestrooid op de wegen in de staat Pennsylvania.

One million tons of salt is enough

Een miljoen ton zout is genoeg

to fill two-thirds of an Empire State Building.

om het Empire State Building voor twee derde te vullen.

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

Dat is een miljoen ton zout gewonnen uit de aarde,

applied to our roads,

toegepast op onze wegen,

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

en weggespoeld naar het milieu en onze rivieren.

So the proposal here is that we could at least

Het voorstel is dat we op zijn minst

source that salt from a salty industrial wastewater,

dat zout uit industrieel afvalwater kunnen halen,

and prevent that from going into our rivers,

voorkomen dat het in onze rivieren terechtkomt,

and rather use that to apply to our roads.

en liever dat gebruiken op onze wegen.

So at least when the melt happens in the springtime

Wanneer het in de lente gaat dooien

and you have this high-salinity runoff,

en er zoveel zout wordt afgevoerd,

the rivers are at least in a better position

zijn de rivieren tenminste in een betere positie

to defend themselves against that.

om zich ertegen te verdedigen.

Now, as a chemist,

Wat me als chemicus

the opportunity though that I'm more psyched about

echter nog het meest enthousiast maakt,

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

is het concept om circulair zout in de chemische industrie te introduceren.

And the chlor-alkali industry is perfect.

De chlooralkali-industrie is daar perfect voor.

Chlor-alkali industry is the source of epoxies,

De chlooralkali-industrie maakt epoxy,

it's the source of urethanes and solvents

urethanen, oplosmiddelen,

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

en heel wat nuttige producten die we gebruiken in ons dagelijks leven.

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

Bovendien gebruiken ze het zout natriumchloride

als belangrijkste grondstof.

So the idea here is,

Dus het idee hier is --

laten we eerst eens kijken naar de lineaire economie.

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

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

In een lineaire economie halen ze dat zout uit een mijn,

it goes through this chlor-alkali process,

doorloopt dit het chlooralkaliproces

made into a basic chemical,

en wordt het tot een basisstof omgezet

which then can get converted into another new product,

die vervolgens kan worden omgezet in een ander nieuw product

or a more functional product.

of een meer functioneel product.

But during that conversion process,

Maar tijdens die omzetting

oftentimes salt is regenerated as the by-product,

ontstaat vaak zout als bijproduct

and it ends up in the industrial wastewater.

en eindigt het in het industriële afvalwater.

So, the idea is that we can introduce circularity,

Het idee is dat we circulariteit kunnen introduceren.

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

We kunnen het water en zout recyclen uit het industriële afvalwater

from the factories,

van de fabrieken

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

en het hergebruiken in het chlooralkaliproces.

Circular salt.

Circulair zout.

So how impactful is this?

Heeft een hoop impact, toch?

Well, let's just take one example.

Laten we gewoon één voorbeeld nemen.

Fifty percent of the world's production of propylene oxide

50 procent van de wereldwijde productie van propeenoxide

is made through the chlor-alkali process.

gaat via het chlooralkaliproces.

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

Dat is een totaal van ongeveer vijf miljoen ton propeenoxide

on an annual basis, made globally.

op jaarbasis, wereldwijd.

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

Dat is dus vijf miljoen ton zout gewonnen uit de aarde

converted through the chlor-alkali process into propylene oxide,

en via het chlooralkaliproces omgezet in propeenoxide.

and then during that process,

Tijdens dat proces

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

eindigt vijf miljoen ton zout in het afvalwater.

So five million tons

Vijf miljoen ton is genoeg zout om drie Empire State Buildings te vullen.

is enough salt to fill three Empire State Buildings.

And that's on an annual basis.

Per jaar.

So you can see how circular salt can provide a barrier

Je ziet hoe circulair zout een barrière kan zijn

to our rivers from this excessive salty discharge.

om onze rivieren tegen deze overmaat aan zout te beschermen.

So you might wonder,

Je kan je afvragen,

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

"Als deze membranen al een aantal jaren bestaan,

so why aren't people implementing wastewater reuse?

waarom hergebruiken mensen dan geen afvalwater?"

Well, the bottom line is,

De reden is

it costs money to implement wastewater reuse.

dat het geld kost om hergebruik van afvalwater te implementeren.

And second,

Ten tweede

water in these regions is undervalued.

wordt water in deze regio's ondergewaardeerd.

Until it's too late.

Tot het te laat is.

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

Als we niet plannen voor duurzaam zoetwater,

there are some severe consequences.

heeft dat ernstige gevolgen.

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

Je kunt het vragen aan een van 's werelds grootste chemieproducenten

who last year took a 280-million dollar hit

die vorig jaar een verlies van 280 miljoen dollar incasseerde

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

vanwege de lage waterstanden van de Rijn in Duitsland.

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

Je kunt het vragen aan de inwoners van Kaapstad in Zuid-Afrika,

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

die door droogte jaar-op-jaar hun waterreserves zagen opdrogen

and then being asked not to flush their toilets.

en werden verzocht om hun toiletten niet door te spoelen.

So you can see,

Zoals je kunt zien

we have solutions here, with membranes,

hebben we oplossingen met membranen

where we can provide pure water,

waarmee we zuiver water kunnen leveren,

we can provide pure salt,

we kunnen zuiver zout leveren,

using these membranes, both of these,

met deze beide membranen,

to help to protect our rivers for future generations.

om onze rivieren voor toekomstige generaties te helpen beschermen.

Thank you.

Dank je.

(Applause)

(Applaus)