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

Tradutor: Carolina Aguirre Revisor: Maricene Crus

Growing up in northern Wisconsin,

Crescendo no norte de Wisconsin,

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

desenvolvi naturalmente uma conexão com o Rio Mississippi.

When I was little,

Quando era pequena,

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

minha irmã e eu competíamos para ver quem soletrava

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

"M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i" mais rápido.

When I was in elementary school,

Durante o ensino fundamental,

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

aprendi sobre os primeiros exploradores e suas expedições,

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

Marquette e Joliet, e como usaram os Grandes Lagos e o Rio Mississippi

and its tributaries to discover the Midwest,

e seus afluentes para descobrir o Centro-Oeste

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

e mapear uma rota comercial para o Golfo do México.

In graduate school,

Na faculdade,

I was fortunate to have the Mississippi River

tinha a sorte de ver o Rio Mississippi

outside my research laboratory window

pela janela do meu laboratório de pesquisa

at the University of Minnesota.

na Universidade de Minnesota.

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

Durante esse período de cinco anos, conheci o Rio Mississippi.

I got to know its temperamental nature

Eu conheci sua natureza temperamental,

and where it would flood its banks at one moment,

onde inundava as margens em um momento

and then shortly thereafter,

e, logo em seguida,

you would see its dry shorelines.

dava para ver suas costas secas.

Today, as a physical organic chemist,

Hoje, como físico-química orgânica,

I'm committed to use my training

estou comprometida em usar meu treinamento

to help protect rivers, like the Mississippi,

para ajudar a proteger rios, como o Mississippi,

from excessive salt that can come from human activity.

do excesso de sal que pode advir da atividade humana.

Because, you know,

Porque o sal pode contaminar os rios de água doce.

salt is something that can contaminate freshwater rivers.

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

Eles têm níveis de sal de apenas 0,05%.

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

E a este nível, a ingestão é segura.

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

Mas a maioria da água em nosso planeta está localizada em nossos oceanos

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

e eles têm um nível de salinidade superior a 3%.

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

Se alguém a ingerisse, ficaria doente muito rápido.

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

Então, se quisermos comparar o volume relativo de água do oceano

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

ao da água de rio que há no nosso planeta;

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

e digamos que conseguimos colocar a água do oceano

into an Olympic-size swimming pool,

em uma piscina olímpica;

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

então a água de rio do planeta caberia num jarro de 3,7 litros.

So you can see it's a precious resource.

Podem ver que é um recurso precioso.

But do we treat it like a precious resource?

Mas, nós o tratamos como tal?

Or rather, do we treat it like that old rug

Ou o tratamos como aquele velho tapete

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

que colocamos na porta na frente e usamos para limpar nossos pés?

Treating rivers like that old rug has severe consequences.

Tratar os rios assim tem consequências graves.

Let's take a look.

Vamos dar uma olhada.

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

Vejamos o que apenas uma colher de chá de sal pode fazer:

If we add one teaspoon of salt

se a adicionarmos

to this Olympic-size swimming pool of ocean water,

a esta piscina olímpica com água do mar,

the ocean water stays ocean water.

a água permanecerá a mesma.

But if we add that same one teaspoon of salt

Mas se adicionamos a mesma quantidade

to this one-gallon jug of fresh river water,

a este jarro de 3,7 litros de água do rio,

suddenly, it becomes too salty to drink.

de repente, ela se torna salgada demais para beber.

So the point here is,

Então, o ponto aqui é,

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

como o volume dos rios é pequeno comparado ao dos oceanos,

it is especially vulnerable to human activity,

eles são especialmente vulneráveis à atividade humana

and we need to take care to protect them.

e precisamos protegê-los com cuidado.

So recently, I surveyed the literature

Recentemente, pesquisei na literatura

to look at the river health around the world.

estudando a saúde dos rios no mundo todo.

And I fully expected to see ailing river health

Eu imaginava ver rios doentes

in regions of water scarcity and heavy industrial development.

em regiões de escassez de água e forte desenvolvimento industrial.

And I saw that in northern China and in India.

E vi isso no norte da China e na Índia.

But I was surprised when I read a 2018 article

Mas me surpreendi lendo um artigo de 2018

where there's 232 river-sampling sites

que dizia que havia 232 locais de amostragem de rios

sampled across the United States.

em todos os Estados Unidos.

And of those sites,

E desses lugares,

37 percent had increasing salinity levels.

37% com níveis crescentes de salinidade.

What was more surprising

O que foi mais surpreendente

is that the ones with the highest increases

é que aqueles com os maiores aumentos

were found on the east part of the United States,

foram encontrados na parte leste dos Estados Unidos,

and not the arid southwest.

e não no árido sudoeste.

The authors of this paper postulate

Os autores deste artigo postulam

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

que isso pode ser devido ao uso de sal para descongelar estradas.

Potentially, another source of this salt

Potencialmente, outra fonte deste sal

could come from salty industrial wastewaters.

viria de águas residuais industriais salgadas.

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

Como vocês veem, atividades humanas podem converter nossos rios de água doce

into water that's more like our oceans.

em água similar a dos nossos oceanos.

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

Precisamos agir e fazer algo antes que seja tarde demais.

And I have a proposal.

E eu tenho uma proposta.

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

Podemos usar um mecanismo de defesa do rio em três etapas,

and if industrial-water users practice this defense mechanism,

e se os usuários de água industrial o adotarem,

we can put our rivers in a much safer position.

deixaremos nossos rios numa situação muito mais segura.

This involves, number one,

Isso envolve, número um:

extracting less water from our rivers

extrair menos água dos nossos rios

by implementing water recycle and reuse operations.

implementando operações de reciclagem e reutilização de água.

Number two,

Número dois:

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

precisamos tirar o sal dessas águas residuais industriais salgadas,

and recover it and reuse it for other purposes.

recuperá-lo e reutilizá-lo em outros fins.

And number three, we need to convert salt consumers,

E número três: precisamos fazer com que os consumidores de sal,

who currently source our salt from mines

que atualmente o extraem das minas,

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

passem a consumir o sal de fontes de sal reciclado.

This three-part defense mechanism is already in play.

Esse mecanismo de defesa em três etapas já está em ação.

This is what northern China and India are implementing

É isso que o norte da China e a Índia estão implementando

to help to rehabilitate the rivers.

para ajudar a reabilitar os rios.

But the proposal here

Mas a proposta aqui

is to use this defense mechanism to protect our rivers,

é usar esse mecanismo de defesa para proteger nossos rios

so we don't need to rehabilitate them.

e não precisarmos reabilitá-los.

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

A boa notícia é que temos tecnologia para fazer isso,

It's with membranes.

usando membranas,

Membranes that can separate salt and water.

que podem separar sal e água.

Membranes have been around for a number of years,

Elas existem há vários anos

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

e são feitas com materiais poliméricos que se separam com base no tamanho

or they can separate based on charge.

ou na carga.

The membranes that are used to separate salt and water

As membranas usadas pra separar sal e água

typically separate based on charge.

os separam normalmente com base na carga.

And these membranes are negatively charged,

São carregadas negativamente

and help to repel the negatively charged chloride ions

e ajudam a repelir os íons cloreto com carga negativa

that are in that dissolved salt.

presentes nesse sal dissolvido.

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

Então, como eu disse, essas membranas existem há vários anos

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

e, atualmente, purificam 25 milhões de galões de água a cada minuto.

Even more than that, actually.

Até mais que isso, na verdade.

But they can do more.

Mas elas podem fazer mais.

These membranes are based under the principle of reverse osmosis.

Essas membranas são baseadas no princípio da osmose reversa.

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

Osmose é o processo natural que acontece em nosso corpo,

you know, how our cells work.

é como nossas células funcionam.

And osmosis is where you have two chambers

E nela temos duas câmaras

that separate two levels of salt concentration.

que separam dois níveis de concentração de sal.

One with low salt concentration

Um com baixa concentração de sal

and one with high salt concentration.

e outro com alta.

And separating the two chambers is the semipermeable membrane.

E separando as duas câmaras está a membrana semipermeável.

And under the natural osmosis process,

Sob o processo de osmose natural,

what happens is the water naturally transports across that membrane

a água transporta naturalmente através dessa membrana

from the area of low salt concentration

da área de baixa concentração de sal

to the area of high salt concentration,

para a de alta,

until an equilibrium is met.

até que um equilíbrio seja alcançado.

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

A osmose reversa é o inverso deste processo natural.

And in order to achieve this reversal,

E, para alcançar essa reversão,

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

aplicamos uma pressão no lado de alta concentração,

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

dirigindo a água na direção oposta.

And so the high-concentration side becomes more salty,

Assim o lado de alta concentração se torna mais salgado,

more concentrated,

mais concentrado,

and the low-concentration side becomes your purified water.

e o de baixa concentração se torna água purificada.

So using reverse osmosis, we can take an industrial wastewater

Então, usando osmose reversa, podemos converter um efluente industrial

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

em até 95% em água pura,

leaving only five percent as this concentrated salty mixture.

deixando apenas 5% desta mistura salgada concentrada.

Now, this five percent concentrated salty mixture

Os 5% dessa mistura não é desperdiçado.

is not waste.

So scientists have also developed membranes

Então, os cientistas também desenvolveram membranas

that are modified to allow some salts to pass through

modificadas para permitir a passagem de alguns sais

and not others.

e não de outros.

Using these membranes,

Usando essas membranas,

which are commonly referred to as nanofiltration membranes,

comumente referidas como de nanofiltração,

now this five percent concentrated salty solution

esta solução salgada concentrada de 5%

can be converted into a purified salt solution.

pode ser convertida em sal purificado.

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

Então, no total, usando osmose reversa e membranas de nanofiltração,

we can convert industrial wastewater

convertemos águas residuais industriais

into a resource of both water and salt.

em um recurso de água e sal.

And in doing so,

E ao fazermos isso,

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

realizamos as etapas um e dois desse mecanismo de defesa do rio.

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

Apresentei isso a vários usuários de água industrial

and the common response is,

e a resposta comum é:

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

"Sim, mas quem vai usar meu sal?"

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

É por isso que a etapa número três é tão importante.

We need to transform folks that are using mine salt

Precisamos fazer com que pessoas que usam sal de minas

into consumers of recycled salt.

tornem-se consumidores de sal reciclado.

So who are these salt consumers?

Então, quem são esses consumidores?

Well, in 2018 in the United States,

Bem, em 2018 nos Estados Unidos,

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

descobri que 43% do sal consumido

was used for road salt deicing purposes.

foi usado para degelo de sal nas estradas.

Thirty-nine percent was used by the chemical industry.

E 39% pela indústria química.

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

Analisemos essas duas aplicações.

So, I was shocked.

Fiquei chocada!

In the 2018-2019 winter season,

Na temporada de inverno 2018-2019,

one million tons of salt

um milhão de toneladas de sal

was applied to the roads in the state of Pennsylvania.

foram usadas nas estradas no estado da Pensilvânia.

One million tons of salt is enough

É quantidade suficiente

to fill two-thirds of an Empire State Building.

para preencher dois terços do prédio Empire State.

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

Um milhão de toneladas de sal extraído da terra,

applied to our roads,

usados em nossas estradas

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

e depois carregados no meio ambiente até os nossos rios.

So the proposal here is that we could at least

Portanto, a proposta aqui é que poderíamos pelo menos

source that salt from a salty industrial wastewater,

extrair esse sal de uma água residual industrial salgada,

and prevent that from going into our rivers,

impedir que ele entre em nossos rios

and rather use that to apply to our roads.

e usá-lo em nossas estradas.

So at least when the melt happens in the springtime

Quando ocorrer o derretimento na primavera

and you have this high-salinity runoff,

e houver o escoamento de alta salinidade,

the rivers are at least in a better position

os rios estarão em uma posição melhor

to defend themselves against that.

para se defenderem disso.

Now, as a chemist,

Como química,

the opportunity though that I'm more psyched about

a oportunidade que mais me empolga

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

é o conceito de introdução de sal circular na indústria química.

And the chlor-alkali industry is perfect.

A indústria de cloro-álcali é perfeita.

Chlor-alkali industry is the source of epoxies,

É a fonte de epóxis,

it's the source of urethanes and solvents

de uretanos e solventes

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

e produtos úteis usados no dia a dia.

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

E usa sal de cloreto de sódio como principal alimentação.

So the idea here is,

A ideia aqui é...

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

antes de tudo, vamos analisar a economia linear.

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

Na economia linear, o sal é adquirido de uma mina,

it goes through this chlor-alkali process,

passa pelo processo de cloro-álcali,

made into a basic chemical,

é transformado num produto químico básico

which then can get converted into another new product,

que pode ser convertido em outro novo produto

or a more functional product.

ou um mais funcional.

But during that conversion process,

Mas durante esse processo de conversão,

oftentimes salt is regenerated as the by-product,

muitas vezes o sal é regenerado como subproduto

and it ends up in the industrial wastewater.

e acaba nas águas residuais industriais.

So, the idea is that we can introduce circularity,

A ideia é poder introduzir circularidade,

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

reciclar a água e o sal desses fluxos de águas residuais industriais,

from the factories,

das fábricas,

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

e enviá-lo para a parte frontal do processo de cloro-álcali.

Circular salt.

Sal circular.

So how impactful is this?

Então, qual o impacto disso?

Well, let's just take one example.

Bem, vamos pegar um exemplo.

Fifty percent of the world's production of propylene oxide

Da produção mundial de óxido de propileno,

is made through the chlor-alkali process.

50% é feito pelo processo de cloro-álcali.

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

De um total de cerca de 5 milhões de toneladas de óxido de propileno

on an annual basis, made globally.

anualmente, produzido globalmente.

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

São 5 milhões de toneladas de sal extraído da terra,

converted through the chlor-alkali process into propylene oxide,

convertidos pelo processo de cloro-álcali em óxido de propileno,

and then during that process,

e depois durante esse processo,

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

5 milhões de toneladas de sal que acabam em correntes de águas residuais.

So five million tons

Essa quantidade toda

is enough salt to fill three Empire State Buildings.

é sal suficiente para encher três prédios Empire State.

And that's on an annual basis.

E isso é anualmente.

So you can see how circular salt can provide a barrier

Podem ver como o sal circular pode fornecer uma barreira

to our rivers from this excessive salty discharge.

aos nossos rios desta descarga salgada excessiva.

So you might wonder,

Podem se perguntar:

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

"Essas membranas existem há vários anos,

so why aren't people implementing wastewater reuse?

por que as pessoas não implementam a reutilização de águas residuais?"

Well, the bottom line is,

O ponto principal é que fica caro implementá-la.

it costs money to implement wastewater reuse.

And second,

E em segundo lugar,

water in these regions is undervalued.

a água nessas regiões é subvalorizada.

Until it's too late.

Até que seja tarde demais.

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

Se não planejarmos a sustentabilidade da água doce,

there are some severe consequences.

haverá algumas consequências graves.

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

Perguntem a um dos maiores fabricantes de produtos químicos do mundo,

who last year took a 280-million dollar hit

que sofreu no ano passado um golpe de US$ 280 milhões

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

devido aos baixos níveis do Rio Reno na Alemanha.

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

Podem perguntar aos moradores da Cidade do Cabo, África do Sul,

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

que viveram uma seca das reservas de água

and then being asked not to flush their toilets.

e, em seguida, foram solicitados a não dar a descarga no banheiro.

So you can see,

Então como podem ver,

we have solutions here, with membranes,

temos soluções aqui, com membranas,

where we can provide pure water,

com as quais podemos fornecer água pura,

we can provide pure salt,

fornecer sal puro,

using these membranes, both of these,

usando ambas as membranas

to help to protect our rivers for future generations.

para ajudar a proteger nossos rios para as gerações futuras.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)