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

Переводчик: Anastasia Bolotina Редактор: Yulia Kallistratova

Growing up in northern Wisconsin,

Детство в северном Висконсине

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

сформировало у меня тесную связь с рекой Миссисипи.

When I was little,

Когда я была маленькой,

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

мы с сестрой частенько соревновались, кто быстрее произнесёт по буквам

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

слово Миссисипи.

When I was in elementary school,

В начальной школе

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

я увлеклась первопроходцами, особенно экспедициями Жолье-Маркетт

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

и тем, как они использовали Великие озера, реку Миссисипи

and its tributaries to discover the Midwest,

и её притоки, чтобы открыть Средний Запад

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

и нанести на карту торговый путь к Мексиканскому заливу.

In graduate school,

А в магистратуре

I was fortunate to have the Mississippi River

мне повезло, что Миссисипи

outside my research laboratory window

находилась за окном моей исследовательской лаборатории

at the University of Minnesota.

в Университете Миннесоты.

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

На протяжении пяти лет я всё ближе знакомилась с Миссисипи.

I got to know its temperamental nature

Я узнала о её неспокойном характере

and where it would flood its banks at one moment,

и местах, где она сначала затапливает свои берега,

and then shortly thereafter,

а вскоре после этого

вода вновь возвращается в русло.

you would see its dry shorelines.

Today, as a physical organic chemist,

Сегодня, занимаясь физической органической химией,

I'm committed to use my training

я намерена использовать свои знания,

to help protect rivers, like the Mississippi,

чтобы помочь защитить Миссисипи, а также другие реки

from excessive salt that can come from human activity.

от возникающего по вине человека повышения уровня солёности.

Because, you know,

Потому что соль – это то, что способно загрязнять пресноводные реки.

salt is something that can contaminate freshwater rivers.

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

Ведь в пресноводных реках уровень солёности составляет всего 0,05 ‰.

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

Такая вода пригодна для питья.

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

Но большая часть воды на планете приходится на океаны,

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

чей уровень солёности составляет более 3 ‰.

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

Выпив её, вы очень скоро почувствуете недомогание.

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

Если сравнить относительный объём воды

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

в океане и в реках нашей планеты,

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

то представьте заполненный морской водой 50-метровый бассейн,

into an Olympic-size swimming pool,

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

а вся речная вода поместится в канистру объёмом 3,79 л.

So you can see it's a precious resource.

Сразу видно, насколько это ценный ресурс.

But do we treat it like a precious resource?

Но относимся ли мы к ней, как к ценному ресурсу?

Or rather, do we treat it like that old rug

Или мы относимся к ней, как к старому ковру

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

у входной двери, о который вытираем ноги?

Treating rivers like that old rug has severe consequences.

У отношения к рекам как к старому ковру есть серьёзные последствия.

Let's take a look.

Смотрите сами.

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

Посмотрим, на что способна всего одна чайная ложка соли.

If we add one teaspoon of salt

Если мы добавим одну чайную ложку соли

to this Olympic-size swimming pool of ocean water,

в наш 50-метровый бассейн с солёной водой,

the ocean water stays ocean water.

океанская вода останется прежней.

But if we add that same one teaspoon of salt

Но если мы добавим столько же соли

to this one-gallon jug of fresh river water,

в эту канистру с пресной водой,

suddenly, it becomes too salty to drink.

она вдруг он станет слишком соленой для питья.

So the point here is,

Суть в том,

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

что объём рек настолько мал по сравнению с океанами,

it is especially vulnerable to human activity,

что они особенно уязвимы к деятельности человека,

and we need to take care to protect them.

и мы должны защитить их.

So recently, I surveyed the literature

Недавно я начала изучать

to look at the river health around the world.

состояние рек во всём мире.

And I fully expected to see ailing river health

Я ожидала увидеть грязные реки

in regions of water scarcity and heavy industrial development.

в регионах с дефицитом воды и промышленным производством.

And I saw that in northern China and in India.

И я обнаружила это на севере Китая и Индии.

But I was surprised when I read a 2018 article

Но я была удивлена, когда прочитала статью 2018 года

where there's 232 river-sampling sites

о качестве воды в 232 пробах,

sampled across the United States.

взятых из рек США.

And of those sites,

Оказалось, что 37 % проб

37 percent had increasing salinity levels.

имели повышенный уровень солёности.

What was more surprising

Но более удивительно то,

is that the ones with the highest increases

что реки с наибольшим процентом солёности

were found on the east part of the United States,

находятся в восточной части США,

and not the arid southwest.

а не на юго-западе.

The authors of this paper postulate

Авторы статьи считают,

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

что это может быть связано с использованием соли в гололёд.

Potentially, another source of this salt

Другим возможным источником загрязнения

could come from salty industrial wastewaters.

могли стать промышленные сточные воды.

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

Получается, наша деятельность может превратить пресную речную воду

into water that's more like our oceans.

в солёную, как в океане.

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

Нам нужно что-то с этим делать, пока не стало слишком поздно.

And I have a proposal.

И у меня есть решение.

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

Можно использовать трёхступенчатую систему защиты рек,

and if industrial-water users practice this defense mechanism,

и если применить её на предприятиях,

we can put our rivers in a much safer position.

то они станут более безопасными для рек.

This involves, number one,

Это включает, во-первых,

extracting less water from our rivers

извлечение меньшего количества воды из рек

by implementing water recycle and reuse operations.

путём рециркуляции и повторного использования воды.

Number two,

Во-вторых,

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

необходимо извлечь соль из солёных промышленных сточных вод,

and recover it and reuse it for other purposes.

очистить её и использовать для других целей.

And number three, we need to convert salt consumers,

В-третьих, перенаправить потребителей соли,

who currently source our salt from mines

добытой в шахтах,

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

на использование соли из вторичных источников.

This three-part defense mechanism is already in play.

Эта трёхступенчатая система уже работает.

This is what northern China and India are implementing

Северный Китай и Индия уже применяют её,

to help to rehabilitate the rivers.

чтобы очистить реки.

But the proposal here

Мы предлагаем использовать

is to use this defense mechanism to protect our rivers,

эту систему, чтобы уже сейчас

so we don't need to rehabilitate them.

предотвратить загрязнение рек.

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

К счастью, у нас есть решение.

It's with membranes.

Мембраны,

Membranes that can separate salt and water.

способные фильтровать воду.

Membranes have been around for a number of years,

Мембраны существуют уже несколько лет.

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

Они созданы из полимерных материалов

or they can separate based on charge.

и различаются размерами и зарядами.

The membranes that are used to separate salt and water

Мембраны, используемые для отделения соли от воды,

typically separate based on charge.

обычно работают за счёт разности зарядов.

And these membranes are negatively charged,

Отрицательно заряженные мембраны

and help to repel the negatively charged chloride ions

отталкивают отрицательно заряженные ионы хлора,

that are in that dissolved salt.

которые находятся в солёной воде.

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

Я уже сказала, эти мембраны применяют уже несколько лет,

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

и каждую минуту они способны очищать 113,5 млн литров воды.

Even more than that, actually.

На самом деле это не предел.

But they can do more.

Они способны на большее.

These membranes are based under the principle of reverse osmosis.

Эти мембраны работают по принципу обратного осмоса (ОС).

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

Осмос — естественный процесс, играющий важную роль в жизни человека.

you know, how our cells work.

На клеточном уровне.

And osmosis is where you have two chambers

Осмос — механизм разделения жидкости

that separate two levels of salt concentration.

на две части с разной концентрацией соли.

One with low salt concentration

Одна с большей концентрацией,

and one with high salt concentration.

другая с меньшей.

And separating the two chambers is the semipermeable membrane.

Части отделены друг от друга полупроницаемой мембраной.

And under the natural osmosis process,

И в процессе прямого осмоса

what happens is the water naturally transports across that membrane

вода естественным образом проникает через эту мембрану

from the area of low salt concentration

из области низкой концентрации соли

to the area of high salt concentration,

в область высокой концентрации соли,

until an equilibrium is met.

пока не будет достигнуто равновесие.

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

Теперь рассмотрим обратный осмос.

And in order to achieve this reversal,

Чтобы изменить направление осмоса

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

в части с высокой солёностью создаём давление

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

и тем самым направляем воду в противоположную сторону.

And so the high-concentration side becomes more salty,

Часть с высокой концентрацией становится ещё более солёной

more concentrated,

и более концентрированной,

and the low-concentration side becomes your purified water.

а часть с низкой концентрацией становится очищенной водой.

So using reverse osmosis, we can take an industrial wastewater

Используя обратный осмос, мы можем очистить

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

промышленные сточные воды на 95 %, до уровня питьевой воды,

leaving only five percent as this concentrated salty mixture.

оставив в ней всего 5 % солей.

Now, this five percent concentrated salty mixture

Эти 5% концентрированной солёной смеси

is not waste.

не несут вреда.

So scientists have also developed membranes

Учёные также разработали модифицированные мембраны,

that are modified to allow some salts to pass through

фильтрующие вредные соли

and not others.

и не только их.

Using these membranes,

Используя эти мембраны,

which are commonly referred to as nanofiltration membranes,

их называют нанофильтрационными мембранами,

now this five percent concentrated salty solution

этот 5% концентрированный солевой раствор

can be converted into a purified salt solution.

можно превратить в очищенный солевой раствор.

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

В целом, используя мембраны обратного осмоса и нанофильтрацию,

we can convert industrial wastewater

мы можем сделать промышленные сточные воды

into a resource of both water and salt.

источником как воды, так и солей.

And in doing so,

И при этом

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

пройти две ступени системы защиты рек.

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

Я представила это исследование промышленным водопользователям,

and the common response is,

и все они ответили так:

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

«Да, но кому понадобится наша соль?»

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

Вот почему пункт номер три так важен.

We need to transform folks that are using mine salt

Нам нужно изменить людей, использующих каменную соль,

into consumers of recycled salt.

в потребителей соли из вторсырья.

So who are these salt consumers?

Так кто же эти потребители соли?

Well, in 2018 in the United States,

В 2018 году

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

я обнаружила, что 43 % соли, потребляемой в США,

was used for road salt deicing purposes.

использовалось на дорогах во время гололёда.

Thirty-nine percent was used by the chemical industry.

А 39 % применялись в химической промышленности.

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

Давайте взглянем на эти два факта.

So, I was shocked.

Я лично была в шоке.

In the 2018-2019 winter season,

В зимний сезон 2018/2019 года

one million tons of salt

на дорогах штата Пенсильвания

was applied to the roads in the state of Pennsylvania.

был высыпан миллион тонн соли.

One million tons of salt is enough

Одного миллиона тонн соли достаточно,

to fill two-thirds of an Empire State Building.

чтобы заполнить на 2/3 Эмпайр Стейт Билдинг.

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

Этот миллион тонн соли, которую мы добываем в шахтах

applied to our roads,

и высыпаем на дорогах,

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

загрязняет окружающую среду и реки.

So the proposal here is that we could at least

Моё предложение заключается в том, чтобы по крайней мере

source that salt from a salty industrial wastewater,

получать эту соль из сточных вод,

and prevent that from going into our rivers,

предотвращая её попадание в реки,

and rather use that to apply to our roads.

и использовать её на дорогах.

So at least when the melt happens in the springtime

Тогда по весне талая вода с высоким содержанием солей

and you have this high-salinity runoff,

будет единственным,

the rivers are at least in a better position

что попадёт в реки,

to defend themselves against that.

предотвратив таким образом загрязнение.

Now, as a chemist,

Теперь, работая химиком

the opportunity though that I'm more psyched about

я лучше понимаю,

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

как внедрить переработку соли в химическую промышленность.

And the chlor-alkali industry is perfect.

Для этого идеально подходит хлорно-щелочная промышленность.

Chlor-alkali industry is the source of epoxies,

Это производство эпоксидных смол,

it's the source of urethanes and solvents

уретанов и растворителей, а также множества продуктов,

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

которыми мы пользуемся ежедневно.

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

Основным сырьём этой промышленности является хлорид натрия, то есть соль.

So the idea here is,

Идея заключается в том,

что сначала следует обратить внимание на линейную экономику.

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

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

В линейной экономике они добывают эту соль из шахт,

it goes through this chlor-alkali process,

которая обрабатывается хлором и щёлочью

made into a basic chemical,

и превращается в продукт основного синтеза,

which then can get converted into another new product,

на основе которого производят новый

or a more functional product.

или более функциональный продукт.

But during that conversion process,

Но в процессе производства

oftentimes salt is regenerated as the by-product,

соль часто воспринимается как побочный продукт

and it ends up in the industrial wastewater.

и попадает в промышленные сточные воды.

So, the idea is that we can introduce circularity,

Идея заключается в том, чтобы сделать производство безотходным

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

и повторно использовать воду и соль из сточных вод

from the factories,

химического предприятия,

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

направить её в начало производственной цепочки.

Circular salt.

Циркуляция соли.

So how impactful is this?

Так насколько это эффективно?

Well, let's just take one example.

Давайте просто рассмотрим пример.

Fifty percent of the world's production of propylene oxide

50 % пропиленоксида в мире

is made through the chlor-alkali process.

производится с помощью хлорщелочной обработки.

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

Это в общей сложности около 5 млн тонн пропиленоксида,

on an annual basis, made globally.

произведённых во всём мире за год.

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

А это 5 млн тонн соли, добываемой из-под земли

converted through the chlor-alkali process into propylene oxide,

и превращённой с помощью хлора и щёлочи в пропиленоксид,

and then during that process,

а во время этого процесса

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

5 млн тонн соли попадает в сточные воды.

So five million tons

5 млн тонн соли достаточно,

is enough salt to fill three Empire State Buildings.

чтобы заполнить три Эмпайр Стейт Билдинг.

And that's on an annual basis.

И это происходит ежегодно.

So you can see how circular salt can provide a barrier

Теперь вы видите, как циркуляция соли сможет обеспечить защиту

to our rivers from this excessive salty discharge.

наших рек от загрязнения солью.

So you might wonder,

Вы зададитесь вопросом:

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

«Чёрт возьми, эти мембраны существуют уже много лет,

so why aren't people implementing wastewater reuse?

так почему люди не перерабатывают сточные воды?».

Well, the bottom line is,

Дело в том,

it costs money to implement wastewater reuse.

что внедрение повторного использования — затратный процесс.

And second,

Во-вторых,

water in these regions is undervalued.

в этих регионах вода не является ценным ресурсом.

Until it's too late.

Пока её хватает.

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

Но знаете, если мы не планируем обеспечить будущие поколения пресной водой,

there are some severe consequences.

это может привести к серьёзным последствиям.

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

Можно спросить одного из крупнейших мировых производителей химикатов,

who last year took a 280-million dollar hit

убытки которого в прошлом году составили 280 млн $

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

из-за низкого уровня реки Рейн в Германии.

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

Спросите жителей Кейптауна в Южной Африке,

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

которые из-за многолетней засухи исчерпали запасы пресной воды

and then being asked not to flush their toilets.

и которых просили спускать воду в туалетах.

So you can see,

Как вы видите,

we have solutions here, with membranes,

у нас есть решение.

where we can provide pure water,

Мембраны обеспечат чистую воду,

we can provide pure salt,

чистую соль.

using these membranes, both of these,

Используя мембраны,

to help to protect our rivers for future generations.

мы сохраним наши реки для будущих поколений.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)