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

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

Growing up in northern Wisconsin,

Como cresci no norte de Wisconsin,

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

estabeleci naturalmente uma ligação com o Rio Mississippi.

When I was little,

Quando era miúda,

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

a minha irmã e eu competíamos para ver quem conseguia soletrar

"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 depressa.

When I was in elementary school,

Quando andava na escola primária,

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

descobri os primeiros exploradores e as suas expedições, Marquette e Joliet

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

e como eles utilizaram os Grandes Lagos e o Rio Mississippi

and its tributaries to discover the Midwest,

e os seus afluentes, para descobrir o Midwest

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

e para traçar um caminho comercial no mapa até ao Golfo do México.

In graduate school,

Na faculdade, tive a sorte

I was fortunate to have the Mississippi River

de ter o Rio Mississippi

outside my research laboratory window

ao alcance da janela do meu laboratório de investigação,

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, fiquei a conhecer o Rio Mississippi.

I got to know its temperamental nature

Descobri a sua natureza temperamental,

and where it would flood its banks at one moment,

as margens que ele inundava em determinadas alturas

and then shortly thereafter,

e, pouco tempo depois,

you would see its dry shorelines.

víamos as margens novamente secas.

Today, as a physical organic chemist,

Hoje, enquanto especialista em química orgânica,

I'm committed to use my training

estou empenhada em usar a minha formação

to help protect rivers, like the Mississippi,

para proteger os rios, como o Mississippi,

from excessive salt that can come from human activity.

do excesso de sal resultante da atividade humana.

Because, you know,

Porque, é preciso saber,

salt is something that can contaminate freshwater rivers.

o sal é uma coisa que pode contaminar os rios de água doce.

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

Os rios de água doce só têm níveis de sal de 0,05%.

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

A este nível, podemos beber essa água.

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

Mas a maior parte da água no nosso planeta está no oceano

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

e a água do oceano tem um nível de salinidade de mais de 3%.

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

Se bebermos essa água, adoecemos rapidamente.

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

Portanto, se compararmos o volume relativo da água do oceano

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

com o da água dos rios que existem no nosso planeta

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

— digamos que conseguimos pôr a água do oceano

into an Olympic-size swimming pool,

numa piscina de tamanho olímpico —

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

a água dos rios do planeta caberiam num garrafão de 5 litros.

So you can see it's a precious resource.

Como veem, é um recurso precioso.

Mas será que o tratamos como um recurso precioso?

But do we treat it like a precious resource?

Or rather, do we treat it like that old rug

Ou será que o tratamos como um tapete velho

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

que pomos na porta da rua para limpar os pés?

Treating rivers like that old rug has severe consequences.

Tratar os rios como um tapete velho tem graves consequências.

Let's take a look.

Vejamos.

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

Vejamos o que uma simples colher de chá de sal pode fazer.

If we add one teaspoon of salt

Se juntarmos uma colher de chá de sal

to this Olympic-size swimming pool of ocean water,

a essa piscina olímpica de água do oceano,

the ocean water stays ocean water.

a água do oceano continua a ser água do oceano.

But if we add that same one teaspoon of salt

Mas se juntarmos a mesma colher de chá de sal

to this one-gallon jug of fresh river water,

ao garrafão de cinco litros de água doce dos rios,

suddenly, it becomes too salty to drink.

de repente, ela fica salgada demais para beber.

So the point here is,

A questão é esta,

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

como o volume da água dos rios é tão pequena,

em comparação com o oceano,

it is especially vulnerable to human activity,

é muito mais vulnerável à atividade humana

and we need to take care to protect them.

e precisamos de a proteger.

So recently, I surveyed the literature

Recentemente, procurei na literatura

to look at the river health around the world.

para ver qual a saúde dos rios em todo o mundo.

And I fully expected to see ailing river health

Esperava encontrar problemas de saúde nos rios

in regions of water scarcity and heavy industrial development.

em regiões de escassez de água e de forte desenvolvimento industrial.

And I saw that in northern China and in India.

Encontrei isso no norte da China e na Índia.

But I was surprised when I read a 2018 article

Mas fiquei surpreendida quando li num artigo de 2018,

where there's 232 river-sampling sites

que há 232 locais de rios-amostra

sampled across the United States.

em todo o território dos EUA.

And of those sites,

Nesses locais,

37 percent had increasing salinity levels.

37% tinham exagerados níveis de salinidade.

What was more surprising

O que ainda é mais surpreendente

is that the ones with the highest increases

é que os que tinham maiores aumentos

were found on the east part of the United States,

encontravam-se na zona leste dos EUA

and not the arid southwest.

e não no árido sudoeste.

The authors of this paper postulate

Segundo os autores desse artigo

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

isso pode dever-se ao uso do sal para descongelar as estradas.

Potentially, another source of this salt

Possivelmente, outra origem deste sal

could come from salty industrial wastewaters.

pode ser proveniente de águas residuais industriais salgadas.

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

Como veem, as atividades humanas podem transformar a água doce dos rios

into water that's more like our oceans.

em água mais parecida com a do oceano.

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

Precisamos de agir e fazer qualquer coisa 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 arranjar um mecanismo de defesa do rio em três fases.

and if industrial-water users practice this defense mechanism,

Se os utilizadores de água industrial utilizarem este mecanismo de defesa

we can put our rivers in a much safer position.

podemos colocar os nossos rios numa posição muito mais segura.

This involves, number one,

Isto envolve, número um,

extracting less water from our rivers

extrair menos água dos rios,

by implementing water recycle and reuse operations.

implementando a reciclagem da água e operações de reutilização.

Number two,

Número dois,

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

precisamos de tirar o sal das águas residuais industriais salgadas

and recover it and reuse it for other purposes.

e recuperá-lo e reutilizá-lo para outros fins.

And number three, we need to convert salt consumers,

E, número três, precisamos de reconverter os consumidores de sal

who currently source our salt from mines

que atualmente extraem sal das minas

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

em consumidores de sal que extraiam sal de origens recicladas de sal.

This three-part defense mechanism is already in play.

Este mecanismo de defesa de três fases já está a funcionar.

This is what northern China and India are implementing

Está a ser implementado no norte da China e na Índia,

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 este mecanismo de defesa para proteger os rios,

so we don't need to rehabilitate them.

para não precisarmos de os reabilitar.

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

Felizmente, temos tecnologia para fazer isto.

It's with membranes.

É através de membranas.

Membranes that can separate salt and water.

Membranas que podem separar o sal da água.

Membranes have been around for a number of years,

Membranas que já existem há uma série de anos

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

e que se baseiam em materiais poliméricos que separam, com base no tamanho

or they can separate based on charge.

ou que separam, com base na carga.

The membranes that are used to separate salt and water

As membranas que se usam para separar o sal da água

typically separate based on charge.

separam normalmente com base na carga.

And these membranes are negatively charged,

Estas membranas têm uma carga negativa

and help to repel the negatively charged chloride ions

e ajudam a repelir os iões de cloreto com cargas negativas

that are in that dissolved salt.

que existem no sal dissolvido.

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

Assim, como já disse, essas membranas já existem há uma série de anos

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

e, atualmente, estão a purificar 100 milhões de litros de água por minuto.

Even more than that, actually.

Até mesmo mais do que isso.

But they can do more.

Mas podem fazer ainda mais.

These membranes are based under the principle of reverse osmosis.

Estas membranas baseiam-se no princípio da osmose inversa.

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

A osmose é um processo natural que ocorre no nosso corpo

you know, how our cells work.

— na forma como funcionam as células.

And osmosis is where you have two chambers

A osmose ocorre quando temos duas câmaras

that separate two levels of salt concentration.

que separam dois níveis de concentração de sal.

One with low salt concentration

Uma com baixa concentração de sal

and one with high salt concentration.

e outra com alta concentração de sal.

And separating the two chambers is the semipermeable membrane.

Separando as duas câmaras há uma membrana semipermeável.

And under the natural osmosis process,

E, segundo o processo natural da osmose,

what happens is the water naturally transports across that membrane

a água atravessa naturalmente essa membrana

from the area of low salt concentration

da área de baixa concentração de sal

to the area of high salt concentration,

para a área de alta concentração de sal,

until an equilibrium is met.

até se atingir um equilíbrio.

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

A osmose inversa é o contrário deste processo natural.

And in order to achieve this reversal,

Para conseguirmos esta inversão

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

temos de aplicar uma pressão do lado da alta concentração

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

o que obriga a água a passar na direção oposta.

And so the high-concentration side becomes more salty,

Assim, a água do lado da alta concentração torna-se ainda mais salgada

more concentrated,

mais concentrada

and the low-concentration side becomes your purified water.

e o lado da água de baixa concentração passa a ser água purificada.

So using reverse osmosis, we can take an industrial wastewater

Usando a osmose inversa

podemos agarrar em águas residuais industriais

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

e transformá-las em água pura a 95%,

leaving only five percent as this concentrated salty mixture.

deixando apenas 5% nesta mistura com sal concentrado.

Now, this five percent concentrated salty mixture

Estes 5% de mistura com sal concentrado

is not waste.

não se perdem.

So scientists have also developed membranes

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.

mas outros não.

Using these membranes,

Usando essas membranas,

which are commonly referred to as nanofiltration membranes,

a que se chamam habitualmente membranas de nanofiltração,

now this five percent concentrated salty solution

estes 5% na solução salgada concentrada

can be converted into a purified salt solution.

podem ser transformados numa solução de sal purificado.

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

No total, usando a osmose inversa, e as membranas de nanofiltração,

we can convert industrial wastewater

podemos reconverter as águas residuais industriais

into a resource of both water and salt.

em água e em sal.

And in doing so,

Ao fazer isso,

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

estamos a cumprir os pilares um e dois do mecanismo de defesa dos rios.

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

Apresentei isto a uma série de utilizadores de águas industriais

and the common response is,

e a resposta habitual é:

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

"Ok, mas quem é que vai usar o meu sal?"

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

É por isso que o pilar número três é tão importante.

We need to transform folks that are using mine salt

Precisamos de transformar as pessoas que usam sal gema

into consumers of recycled salt.

em consumidores de sal reciclado.

So who are these salt consumers?

Quem são esses consumidores de sal?

Well, in 2018 in the United States,

Eu vim a saber que, em 2018,

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

43% do sal consumido nos EUA

was used for road salt deicing purposes.

era usado para descongelar estradas.

Thirty-nine percent was used by the chemical industry.

e 39% era usado pela indústria química.

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

Analisemos estas duas aplicações.

So, I was shocked.

Fiquei chocada.

In the 2018-2019 winter season,

Durante o inverno de 2018-2019,

one million tons of salt

aplicou-se um milhão de toneladas de sal

was applied to the roads in the state of Pennsylvania.

nas estradas do estado da Pensilvânia.

One million tons of salt is enough

Um milhão de toneladas de sal é o suficiente para encher

to fill two-thirds of an Empire State Building.

dois terços do Empire State Building.

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

É um milhão de toneladas de sal extraídas da terra,

applied to our roads,

aplicado nas nossas estradas

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

e depois despejado para o ambiente e para os nossos rios.

So the proposal here is that we could at least

A proposta aqui é que podíamos, pelo menos,

source that salt from a salty industrial wastewater,

ir buscar esse sal a águas residuais salgadas industriais

and prevent that from going into our rivers,

e impedir que ele fosse parar aos rios

and rather use that to apply to our roads.

mas fosse usado para aplicar nas estradas.

So at least when the melt happens in the springtime

Pelo menos, quando o degelo ocorre na primavera

and you have this high-salinity runoff,

e temos um escoamento de alta salinidade,

the rivers are at least in a better position

os rios ficariam em melhor posição

to defend themselves against that.

para se defenderem contra isso.

Now, as a chemist,

No entanto, enquanto química,

the opportunity though that I'm more psyched about

a oportunidade que mais me entusiasma

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

é o conceito de introduzir sal circular na indústria química.

And the chlor-alkali industry is perfect.

A indústria cloro-alcalina é perfeita.

Chlor-alkali industry is the source of epoxies,

A indústria cloro-alcalina é a origem dos epóxis,

it's the source of urethanes and solvents

é a origem dos uretanos e dos solventes

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

e de muitos outros produtos úteis que usamos na vida quotidiana.

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

Na base desta produção encontra-se o cloreto de sódio.

So the idea here is,

A ideia aqui é...

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

Mas, primeiro, vejamos a economia linear.

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

Numa economia linear, vão buscar sal gema,

it goes through this chlor-alkali process,

que passa pelo processo cloro-alcalino,

made into a basic chemical,

transforma-se num químico básico

which then can get converted into another new product,

que depois pode ser transformado noutro produto novo

or a more functional product.

ou num produto mais funcional.

But during that conversion process,

Mas, durante esse processo de transformação,

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 que podemos introduzir a circularidade

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

e podemos reciclar a água e o sal, a partir das águas residuais industriais,

from the factories,

a partir das fábricas

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

e podemos enviá-lo para a primeira linha do processo cloro-alcalino.

Circular salt.

Sal circular.

So how impactful is this?

Qual é o impacto disto?

Well, let's just take one example.

Vejamos um exemplo apenas.

Fifty percent of the world's production of propylene oxide

50% da produção mundial do óxido de propileno

is made through the chlor-alkali process.

faz-se através do processo cloro-alcalino.

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

Isto significa um total de cinco milhões de toneladas de óxido de propileno

on an annual basis, made globally.

numa base anual, a nível mundial.

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

São cinco milhões de toneladas de sal extraídos da terra,

converted through the chlor-alkali process into propylene oxide,

transformados no processo cloro-alcalino em óxido de propileno

and then during that process,

e, durante esse processo,

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

cinco milhões de toneladas de sal que acabam em águas residuais.

So five million tons

Cinco milhões de toneladas

is enough salt to fill three Empire State Buildings.

é sal suficiente para encher três Empire State Buildings.

And that's on an annual basis.

Isto numa base anual,

So you can see how circular salt can provide a barrier

Como veem, o sal circular pode proporcionar uma barreira

to our rivers from this excessive salty discharge.

aos nossos rios, contra esta descarga excessiva de sal.

So you might wonder,

Podem estar a pensar:

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

"Meu Deus, essas membranas já existem há uma série de anos.

so why aren't people implementing wastewater reuse?

"Então, porque é que as pessoas não implementam

"a reutilização das águas residuais?"

Well, the bottom line is,

O problema é que

it costs money to implement wastewater reuse.

custa dinheiro implementar a reutilização das águas residuais.

And second,

Em segundo lugar,

water in these regions is undervalued.

a água, nessas regiões, é pouco valorizada.

Until it's too late.

Até ser demasiado tarde.

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

Se não planearmos a sustentabilidade da água doce,

there are some severe consequences.

haverá consequências muito graves.

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

Podem perguntar a um dos maiores fabricantes químicos do mundo

who last year took a 280-million dollar hit

que, no ano passado, teve um prejuízo de 280 milhões de dólares,

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 residentes da Cidade do Cabo, na África do Sul

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

que sofreram uma seca ano-a-ano que esgotou as reservas de água

and then being asked not to flush their toilets.

e tiveram de deixar de usar os autoclismos.

So you can see,

Como veem,

we have solutions here, with membranes,

temos soluções, com membranas

where we can provide pure water,

de modo a podermos obter água pura,

we can provide pure salt,

podermos obter sal puro,

using these membranes, both of these,

utilizando estas membranas — as duas coisas —

to help to protect our rivers for future generations.

para proteger os rios para as gerações futuras.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)