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

Translator: Anh Vu Nguyen Reviewer: Nha Nguyen

Growing up in northern Wisconsin,

Lớn lên ở phía Bắc Wisconsin,

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

tôi đã trở nên thân thuộc với dòng sông Mississipi.

When I was little,

Khi còn nhỏ,

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

tôi và chị gái hay thi xem ai có thể đánh vần

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

"M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i" nhanh hơn.

When I was in elementary school,

Khi học tiểu học,

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

tôi đã được học về các nhà thám hiểm đầu tiên và những khám phá của họ,

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

Marquette và Joliet, và cách họ sử dụng Ngũ Đại Hồ, sông Mississippi

and its tributaries to discover the Midwest,

và các phụ lưu của nó để khám phá ra vùng Trung Tây Hoa Kỳ,

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

và để vạch ra một tuyến đường thương mại đến Vịnh Mexico.

In graduate school,

Khi học cao học

I was fortunate to have the Mississippi River

thật may mắn khi sông Mississippi

outside my research laboratory window

ở ngay ngoài cửa sổ phòng thí nghiệm của tôi

at the University of Minnesota.

tại trường Đại học Minnesota.

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

Trong suốt quãng thời gian năm năm, tôi đã biết thêm về dòng sông.

I got to know its temperamental nature

Tôi trở nên quen thuộc với thủy chế của nó,

and where it would flood its banks at one moment,

nơi nào bờ sông bị ngập

and then shortly thereafter,

mà ngay tức thì sau đó

you would see its dry shorelines.

bạn có thể thấy mép bờ khô của nó.

Today, as a physical organic chemist,

Hôm nay, với tư cách một nhà hóa học hữu cơ vật lý,

I'm committed to use my training

tôi cam kết sử dụng kiến thức của mình

to help protect rivers, like the Mississippi,

để giúp bảo vệ các dòng sông; như Mississippi,

from excessive salt that can come from human activity.

khỏi lượng muối hòa tan vượt mức do các hoạt động của con người.

Because, you know,

Vì như bạn biết,

salt is something that can contaminate freshwater rivers.

muối hòa tan có thể làm ô nhiễm các dòng sông.

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

Lượng muối hoà tan thông thường ở các dòng sông là 0.05%.

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

Ở độ mặn đó, chúng an toàn để sử dụng.

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

Nhưng phần lớn lượng nước trên Trái Đất được chứa trong các đại dương,

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

và nước biển thì có độ mặn hơn 3%.

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

Và nếu bạn uống chúng, bạn sẽ rất nhanh chóng bị bệnh.

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

Vậy nên, nếu chúng ta so sánh khối lượng tương đối của nước mặn

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

và nước ngọt trên hành tinh,

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

Nếu có thể chứa toàn bộ lượng nước mặn

into an Olympic-size swimming pool,

trong một bể bơi Olympic,

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

thì lượng nước ngọt trên hành tinh chỉ bằng một bình một gallon (3.885 lít).

So you can see it's a precious resource.

Vậy bạn có thể thấy rằng đó là một nguồn tài nguyên quý giá.

But do we treat it like a precious resource?

Vậy chúng ta có coi nó như một nguồn tài nguyên quý giá?

Or rather, do we treat it like that old rug

Hay chỉ như một cái thảm chùi chân cũ kỹ

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

mà bạn đặt ở cửa trước và chùi chân lên nó?

Treating rivers like that old rug has severe consequences.

Đối xử với các dòng sông như vậy sẽ để lại những hậu quả nghiêm trọng.

Let's take a look.

Hãy xem thử

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

điều mà một thìa muối có thể làm.

If we add one teaspoon of salt

Nếu chúng ta bỏ một thìa muối

to this Olympic-size swimming pool of ocean water,

vào một bể bơi Olympic nước mặn,

the ocean water stays ocean water.

nước mặn vẫn là nước mặn.

But if we add that same one teaspoon of salt

Nếu chúng bỏ một lượng muối tương tự

to this one-gallon jug of fresh river water,

vào bình một gallon nước ngọt,

suddenly, it becomes too salty to drink.

ngay lập tức, bạn không thể uống bởi vì nó quá mặn.

So the point here is,

Vì vậy, vấn đề ở đây là,

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

vì các dòng sông có khối lượng quá nhỏ so với các đại dương,

it is especially vulnerable to human activity,

nó rất dễ bị tổn thương bởi hoạt động của con người,

and we need to take care to protect them.

và chúng ta cần thận trọng bảo vệ chúng.

So recently, I surveyed the literature

Gần đây, tôi khảo sát các văn bản

to look at the river health around the world.

quan sát chất lượng nước trên thế giới.

And I fully expected to see ailing river health

Và kỳ vọng có thể thấy được chất lượng nước tồi tệ như thế nào

in regions of water scarcity and heavy industrial development.

tại các vùng khan hiếm nước và vùng phát triển công nghiệp nặng.

And I saw that in northern China and in India.

Và tôi đã thấy được điều đó tại vùng phía Bắc Trung Quốc và Ấn Độ.

But I was surprised when I read a 2018 article

Nhưng tôi đã rất ngạc nhiên khi đọc một bài báo năm 2018

where there's 232 river-sampling sites

trong đó có 232 địa điểm lấy mẫu sông

sampled across the United States.

được lấy mẫu trên khắp Hoa Kỳ.

And of those sites,

Và trong số những địa điểm đó,

37 percent had increasing salinity levels.

37% có độ mặn tăng.

What was more surprising

Điều đáng bất ngờ hơn đó là

is that the ones with the highest increases

đó là những vùng có độ mặn tăng cao nhất

were found on the east part of the United States,

được tìm thấy ở phía Đông Hoa Kỳ,

and not the arid southwest.

chứ không phải là phía Tây Nam khô cằn.

The authors of this paper postulate

Các tác giả của bài báo cho rằng

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

điều này có thể là do sử dụng muối để làm tan băng trên đường.

Potentially, another source of this salt

Có khả năng, một nguồn muối khác

could come from salty industrial wastewaters.

có thể đến từ nước thải công nghiệp.

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

Bạn thấy đấy, các hoạt động của con người có thể khiến nước ngọt từ các dòng sông

into water that's more like our oceans.

thành như nước mặn trong các Đại Dương.

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

Chúng ta cần làm gì đó trước khi quá muộn.

And I have a proposal.

Tôi có một kiến nghị.

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

Chúng ta có thể thực hiện một cơ chế bảo vệ sông gồm ba bước,

and if industrial-water users practice this defense mechanism,

và nếu những người sử dụng nước cho công nghiệp làm theo

we can put our rivers in a much safer position.

các dòng sông có thể ở trong tình trạng an toàn hơn.

This involves, number one,

Thứ nhất, điều này liên quan đến việc

extracting less water from our rivers

lấy ít nước từ các dòng sông hơn

by implementing water recycle and reuse operations.

bằng việc thực hiện các hoạt động tái chế và tái sử dụng nước.

Number two,

Thứ hai,

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

Chúng ta cần tách muối khỏi nước thải công nghiệp

and recover it and reuse it for other purposes.

và phục hồi - tái sử dụng cho những mục đích khác.

And number three, we need to convert salt consumers,

Và thứ ba, chúng ta cần chuyển đổi người tiêu dùng

who currently source our salt from mines

từ việc sử dụng muối của các mỏ muối

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

sang sử dụng muối từ các nguồn tái chế.

This three-part defense mechanism is already in play.

Cơ chế bảo vệ gồm ba bước này đã đang được thực hiện.

This is what northern China and India are implementing

Đây là điều mà Bắc Trung Quốc vầ Ấn Độ đang làm

to help to rehabilitate the rivers.

để giúp phục hồi các dòng sông.

But the proposal here

Nhưng đề xuất của tôi là

is to use this defense mechanism to protect our rivers,

sử dụng các phương pháp này đề bảo vệ dòng sông

so we don't need to rehabilitate them.

để chúng ta không phải phục hồi chúng.

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

Và tin tốt, chúng ta có công nghệ để làm điều đó.

It's with membranes.

Đó là công nghệ màng lọc.

Membranes that can separate salt and water.

Công nghệ màng lọc có thể phân tách muối và nước.

Membranes have been around for a number of years,

Công nghệ màng lọc đã xuất hiện trong một vài năm trở lại đây,

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

và chúng cấu tạo từ vật liệu polymer có thể phân tách dựa trên kích thước

or they can separate based on charge.

hoặc dựa trên điện tích.

The membranes that are used to separate salt and water

Công nghệ màng sử dụng để phân tách muối và nước

typically separate based on charge.

thường dựa trên điện tích.

And these membranes are negatively charged,

Các màng này được tích điện âm,

and help to repel the negatively charged chloride ions

đẩy các ion clo-rua điện tích âm

that are in that dissolved salt.

trong muối hòa tan.

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

Như tôi đã đề cập, công nghệ màng lọc đã tồn tại được một vài năm,

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

và hiện nay đang lọc được 25 triệu gallon nước mỗi phút,

Even more than that, actually.

thậm chí là nhiều hơn thế.

But they can do more.

Nhưng nó còn có tiềm năng hơn thế.

These membranes are based under the principle of reverse osmosis.

Các màng này dựa trên nguyên tắc thẩm thấu ngược.

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

Thẩm thấu là quá trình tự nhiên trong cơ thể người

you know, how our cells work.

cách tế bào hoạt động

And osmosis is where you have two chambers

quá trình thẩm thấu là nơi bạn có khoang

that separate two levels of salt concentration.

tách biệt hai nồng độ muối

One with low salt concentration

một với nồng độ muối thấp

and one with high salt concentration.

và một với nồng độ cao.

And separating the two chambers is the semipermeable membrane.

Ngắn cách khoang là màn bán lọc.

And under the natural osmosis process,

Dưới quá trình thẩm thấu tự nhiên,

what happens is the water naturally transports across that membrane

nước sẽ tự động di chuyển qua màn

from the area of low salt concentration

từ nơi có nồng độ muối thấp

to the area of high salt concentration,

đến nơi có nồng độ muối cao,

until an equilibrium is met.

cho đến khi đạt trạng thái cân bằng.

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

Thẩm thấu ngược là đảo ngược quá trình tự nhiên này.

And in order to achieve this reversal,

Để đạt được kết quả

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

chúng ta nén một lực về phía có nồng độ cao

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

như vậy nước sẽ chảy theo hướng ngược lại,

And so the high-concentration side becomes more salty,

và như vậy bên có nồng độ cao trở nên mặn hơn,

more concentrated,

đậm đặc hơn,

and the low-concentration side becomes your purified water.

và bên có nồng độ thấp sẽ trở thành nước tinh khiết.

So using reverse osmosis, we can take an industrial wastewater

Sử dụng thẩm thấu ngược, chúng ta có thể lấy nước thải công nghiệp

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

và chuyển đổi đến 95% thành nước tinh khiết,

leaving only five percent as this concentrated salty mixture.

còn lại 5% hỗn hợp muối mặn đậm đặc.

Now, this five percent concentrated salty mixture

Giờ, 5% hỗn hợp muối mặn đậm đặc đó

is not waste.

cũng sẽ được tận dụng.

So scientists have also developed membranes

Các nhà khoa học đang phát triển các màng lọc

that are modified to allow some salts to pass through

được sửa đổi cho phép một số muối đi qua

and not others.

các loại khác thì ở lại.

Using these membranes,

Sử dụng công nghệ màng lọc,

which are commonly referred to as nanofiltration membranes,

cụ thể là công nghệ màng lọc nano,

now this five percent concentrated salty solution

5% dung dịch muối đậm đặc này

can be converted into a purified salt solution.

có thể được chuyển đổi thành dung dịch muối tinh khiết.

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

Vậy, bằng việc sử dụng màng thẩm thấu ngược và màng lọc nano,

we can convert industrial wastewater

chúng ta có thể chuyển đổi nước thải công nghiệp

into a resource of both water and salt.

thành nước và muối.

And in doing so,

Và khi làm như vậy,

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

chúng ta đạt được hai bước đầu tiên của cơ chế bảo vệ sông.

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

Tôi đã giới thiệu điều này với những người sử dụng nước trong công nghiệp,

and the common response is,

và câu phản hồi chung là,

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

"Vâng, nhưng ai sẽ tiêu thụ nguồn muối này?"

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

Vì vậy, đó là lý do tại sao bước thứ ba rất quan trọng.

We need to transform folks that are using mine salt

Chúng ta cần biến người sử dụng muối mỏ

into consumers of recycled salt.

thành những người tiêu thụ muối tái chế.

So who are these salt consumers?

Vậy ai là người tiêu thụ chúng?

Well, in 2018 in the United States,

Năm 2018 ở Hoa Kỳ,

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

43% lượng muối tiêu thụ ở Hoa Kỳ

was used for road salt deicing purposes.

được sử dụng để làm tan băng trên đường bộ.

Thirty-nine percent was used by the chemical industry.

39% được sử dụng bởi ngành công nghiệp hóa chất.

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

Hãy nhìn vào hai cách sử dụng này.

So, I was shocked.

Tôi thực sự sốc.

In the 2018-2019 winter season,

Vào mùa Đông năm 2018-2019,

one million tons of salt

một triệu tấn muối

was applied to the roads in the state of Pennsylvania.

đã được sử dụng cho những tuyến đường tại bang Pennsylvania.

One million tons of salt is enough

Một triệu tấn muối

to fill two-thirds of an Empire State Building.

là đủ để lấp đầy hai phần ba tòa nhà Empire State.

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

Đó là một triệu tấn muối được khai thác từ mỏ trên Trái Đất,

applied to our roads,

sử dụng cho đường giao thông,

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

và sau đó bị rửa trôi ra môi trường và sông ngòi.

So the proposal here is that we could at least

Vậy đề xuất ở đây là ít nhất chúng ta có thể

source that salt from a salty industrial wastewater,

thu lại muối từ nước thải công nghiệp,

and prevent that from going into our rivers,

ngăn chúng chảy ra sông ngòi,

and rather use that to apply to our roads.

và dùng chúng lại cho các con đường.

So at least when the melt happens in the springtime

Vậy ít nhất khi băng tan vào mùa xuân,

and you have this high-salinity runoff,

chúng ta thu lại được những dòng chảy có độ mặn cao này,

the rivers are at least in a better position

và những dòng sông

to defend themselves against that.

sẽ được bảo vệ.

Now, as a chemist,

Là một nhà hóa học,

the opportunity though that I'm more psyched about

điều mà tôi quan tâm hơn là

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

đưa việc sản xuất muối tuần hoàn vào ngành công nghiệp hóa học.

And the chlor-alkali industry is perfect.

Và ngành công nghiệp Clo-kiềm là phù hợp nhất.

Chlor-alkali industry is the source of epoxies,

Ngành công nghiệp Clo-kiềm là nguồn gốc của sơn epoxy,

it's the source of urethanes and solvents

urethane, dung môi

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

và nhiều sản phẩm hữu ích mà chúng ta sử dụng hàng ngày.

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

Và nó sử dụng muối natri clorua làm chuỗi cung cấp chính.

So the idea here is,

Và ý tưởng ở đây là,

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

trước hết, nhìn vào mô hình kinh tế tuyến tính.

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

Trong mô hình kinh tế tuyến tính, muối khai thác từ mỏ,

it goes through this chlor-alkali process,

qua quá trình clo-kiềm.

made into a basic chemical,

tạo thành một hóa chất cơ bản,

which then can get converted into another new product,

có thể chuyển đổi thành sản phẩm mới,

or a more functional product.

hoặc thành sản phẩm có công dụng hơn.

But during that conversion process,

Nhưng trong quá trình chuyển đổi đó,

oftentimes salt is regenerated as the by-product,

muối thường trở thành sản phẩm phụ.

and it ends up in the industrial wastewater.

và xả thải trong nước thải công nghiệp.

So, the idea is that we can introduce circularity,

Với tính tuần hoàn,

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

chúng ta có thể tái chế nước và muối trong nước thải công nghiệp,

from the factories,

từ các nhà máy,

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

và có thể sử dụng chúng làm nguyên liệu cho quá trình clo-kiềm.

Circular salt.

Muối được tuần hoàn.

So how impactful is this?

Điều này tác động mạnh mẽ như thế nào?

Well, let's just take one example.

Lấy một ví dụ,

Fifty percent of the world's production of propylene oxide

50% oxit propylene trên thế giới

is made through the chlor-alkali process.

được sản xuất bằng quá trình clo-kiềm.

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

Tổng cộng khoảng năm triệu tấn

on an annual basis, made globally.

được sản xuất hàng năm trên toàn cầu.

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

Như vậy, năm triệu tấn muối được khai thác

converted through the chlor-alkali process into propylene oxide,

đã chuyển đổi qua quá trình clo-kiềm thành oxit propylene,

and then during that process,

và trong quá trình đó,

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

năm triệu tấn muối thải ra theo nước thải.

So five million tons

Năm triệu tấn muối

is enough salt to fill three Empire State Buildings.

đủ để lấp đầy ba tòa nhà Empire State.

And that's on an annual basis.

Và đó chỉ là số liệu hàng năm.

So you can see how circular salt can provide a barrier

Vậy bạn có thể thấy việc sử dụng muối tuần hoàn

có thể ngăn chặn các dòng nước thải mặn quá mức như thế nào.

to our rivers from this excessive salty discharge.

So you might wonder,

Bạn có thể tự hỏi,

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

"Công nghệ màng lọc đã tồn tại được vài năm,

so why aren't people implementing wastewater reuse?

tại sao mọi người không thực hiện tái sử dụng nước thải?"

Well, the bottom line is,

Điểm mấu chốt ở đây là

it costs money to implement wastewater reuse.

chi phí tốn kém.

And second,

Thứ hai,

water in these regions is undervalued.

nước ở các vùng này không được xem trọng

Until it's too late.

cho đến khi quá muộn.

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

Bạn biết đấy, nếu chúng ta không lên kế hoạch cho sự bền vững nước ngọt,

there are some severe consequences.

hậu quả sẽ rất nghiêm trọng.

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

Bạn hãy hỏi một trong các nhà sản xuất hóa chất lớn trên thế giới

who last year took a 280-million dollar hit

năm ngoái đã phải tiêu tốn 280 triệu dollar

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

do mực nước sông Rhine giảm thấp tại Đức.

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

Bạn có thể hỏi người dân ở Cape Town, Nam Phi,

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

trải qua một đợt hạn hán kéo dài năm này qua năm khác làm cạn kiệt nguồn nước,

and then being asked not to flush their toilets.

và sau đó bị yêu cầu không xả nước trong nhà vệ sinh.

So you can see,

Bạn có thể thấy,

we have solutions here, with membranes,

chúng ta có các giải pháp ở đây, với màng lọc

where we can provide pure water,

chúng ta có thể cung cấp nước

we can provide pure salt,

và muối tinh khiết

using these membranes, both of these,

bằng việc sử dụng công nghệ màng lọc,

to help to protect our rivers for future generations.

để giúp bảo vệ những dòng sông cho thế hệ tương lai.

Thank you.

Xin cảm ơn.

(Applause)

(Vỗ tay)