Opgroeiend in het noorden van Wisconsin
heb ik een natuurlijke band met de Mississippi ontwikkeld.
Toen ik klein was,
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.
Op de lagere school
leerde ik over hoe de vroege ontdekkingsreizigers en hun expedities,
Marquette en Joliet,
de Grote Meren en de Mississippi en haar zijrivieren gebruikten
om het Midwesten te ontdekken
en om een handelsroute naar de Golf van Mexico in kaart te brengen.
Op de universiteit
had ik het geluk de Mississippi te kunnen zien
vanuit het raam van mijn laboratorium
aan de Universiteit van Minnesota.
Tijdens die periode van vijf jaar leerde ik de Mississippi kennen.
Ik kreeg haar temperamentvolle karakter te zien;
op het ene moment overstroomde ze haar oevers,
en kort daarna
stonden haar oevers droog.
Nu wil ik als fysisch-organische chemicus
mijn opleiding gebruiken
om rivieren zoals de Mississippi te beschermen
tegen overmatig zout, vaak afkomstig van menselijke activiteit.
Want zout is iets dat zoetwaterrivieren kan vervuilen.
Zoetwaterrivieren hebben een zoutgehalte van slechts 0,05 procent.
Op dat niveau is het veilig om te drinken.
Maar het meeste water op onze planeet zit in onze zeeën
en zeewater heeft een zoutgehalte van meer dan 3 procent.
Als je dat drinkt, word je zeer snel ziek.
Als we het volume van zeewater
vergelijken met dat van rivierwater op onze planeet,
en stel je voor dat we met zeewater
een zwembad van olympische afmetingen zouden vullen,
dan zou in verhouding het rivierwater van onze planeet
in een fles van vier liter passen.
Je ziet dat het een kostbare grondstof is.
Maar behandelen we het ook als een kostbare grondstof?
Of behandelen we het eerder als die oude mat
waar je bij de voordeur je voeten aan veegt?
Rivieren behandelen zoals die oude mat heeft ernstige gevolgen.
Laten we eens kijken.
Laten we eens kijken wat slechts een theelepel zout kan doen.
Als we een theelepel zout
aan dit olympisch zwembad met zeewater toevoegen,
dan blijft dat zeewater gewoon zeewater.
Maar als we diezelfde theelepel zout toevoegen
aan die 4-literfles met zoet rivierwater,
wordt het plotseling te zout om te drinken.
Waar het hier om gaat,
is dat rivieren door hun zeer kleine volume
in vergelijking met de oceanen,
bijzonder gevoelig zijn voor menselijke activiteiten,
en we ze dus moeten beschermen.
Een tijdje terug bekeek ik de literatuur
over riviergezondheid in de hele wereld.
Ik verwachtte rivieren in slechte staat
in regio's met waterschaarste en zware industriële ontwikkeling.
Ik zag dit in het noorden van China en India.
Maar ik was verrast toen ik een artikel uit 2018 las
over 232 rivieren waar monsters uit genomen zijn
in de Verenigde Staten.
Op 37 procent van die plaatsen steeg het zoutgehalte.
Wat verrassender was,
is dat die met de hoogste stijgingen
werden gevonden in het oostelijke deel van de Verenigde Staten,
en niet in het droge zuidwesten.
De auteurs van dit artikel stellen
dat dit te wijten kan zijn aan het gebruik van zout
om de wegen ijsvrij te houden.
Een andere potentiële bron van dit zout
zou kunnen komen van zout industrieel afvalwater.
Zoals je ziet,
kunnen menselijke activiteiten het water in onze zoetwaterrivieren
omzetten naar water dat begint te lijken op zeewater.
Dus moeten we handelen en iets doen voordat het te laat is.
Ik heb een voorstel.
We kunnen een driestappenplan maken om onze rivieren te beschermen.
Als industriële gebruikers van water
dit afweermechanisme in de praktijk brengen,
kunnen we onze rivieren in een veel veiligere positie brengen.
Dit houdt in, nummer een:
dat we minder water aan onze rivieren onttrekken
door het recyclen en hergebruik van water.
Nummer twee:
we moeten het zout uit dit zoute industriële afvalwater halen,
het terugwinnen en opnieuw gebruiken voor andere doeleinden.
Nummer drie: we moeten zoutgebruikers,
die momenteel ons zout halen uit mijnen,
veranderen in zoutgebruikers die ons zout halen uit gerecycleerd zout.
Dit driedelige afweermechanisme wordt al toegepast.
Noord-China en India doen het al
om de rivieren te helpen herstellen.
Maar het voorstel hier
is dit afweermechanisme te gebruiken om onze rivieren te beschermen,
zodat we ze niet hoeven te herstellen.
Het goede nieuws is dat we de technologie hebben om dit te doen.
Het werkt met membranen.
Membranen die zout en water kunnen scheiden.
Membranen zijn er al een aantal jaren
en ze zijn gebaseerd op polymere materialen
die scheiden op basis van grootte
of op basis van elektrische lading.
De membranen die worden gebruikt om zout en water te scheiden,
scheiden vooral op basis van lading.
Deze membranen zijn negatief geladen
en stoten zo de negatief geladen chloorionen af
in dat opgeloste zout.
Zoals ik al zei zijn deze membranen er al een aantal jaren
en op dit moment zuiveren ze 100 miljoen liter water per minuut.
Eigenlijk nog meer dan dat.
Maar ze kunnen meer.
Deze membranen zijn gebaseerd op het principe van omgekeerde osmose.
Osmose is een natuurlijk proces dat in ons lichaam plaatsvindt --
je weet wel, hoe onze cellen werken.
Bij osmose heb je twee kamers
die twee niveaus van zoutconcentratie van elkaar scheiden.
Een met een lage zoutconcentratie
en een met een hoge zoutconcentratie.
Tussen de twee kamers zit een halfdoorlatend membraan.
Bij het natuurlijke osmoseproces
gaat het water uit zichzelf door dat membraan
van het gebied met lage zoutconcentratie
naar het gebied met hoge zoutconcentratie
tot een evenwicht is bereikt.
Omgekeerde osmose is de omkering van dit natuurlijke proces.
Om deze omkering te verwezenlijken,
oefenen we een druk uit aan de kant van de hoge concentratie
en duwen we daardoor het water in de tegengestelde richting.
De kant met de hoge concentratie wordt daardoor nog zouter,
geconcentreerder,
en de kant met de lage concentratie wordt het gezuiverde water.
Door omgekeerde osmose kunnen we industrieel afvalwater
voor 95 procent omzetten in zuiver water,
waardoor er slechts 5 procent als geconcentreerd zoutmengsel overblijft.
Die 5 procent geconcentreerd zoutmengsel
is echter geen afval.
Wetenschappers hebben ook membranen ontwikkeld
die ontworpen zijn om bepaalde zouten door te laten
en andere niet.
Met behulp van deze membranen,
algemeen aangeduid als nanofiltratiemembranen,
kan nu deze 5 procent geconcentreerde zoutoplossing
worden omgezet in een gezuiverde zoutoplossing.
Dus met omgekeerde osmose en nanofiltratiemembranen
kunnen we industrieel afvalwater omzetten
in zowel water als zout.
Daardoor bereiken we pijler een en twee van dit rivierafweermechanisme.
Ik stelde dit voor aan een aantal gebruikers van industrieel water
en de algemene reactie was:
"Ja, maar wie gaat mijn zout gebruiken?"
Daarom is pijler nummer drie zo belangrijk.
We moeten gebruikers van zout uit zoutmijnen
veranderen in gebruikers van gerecycleerd zout.
Wie zijn deze zoutgebruikers?
Ik vernam dat in 2018 in de Verenigde Staten,
43 procent van het in de VS verbruikte zout
werd gebruikt als strooizout om wegen ijsvrij te houden.
39 procent werd gebruikt in de chemische industrie.
Laten we eens kijken naar deze twee toepassingen.
Ik was geschokt.
In de winter van 2018
werd een miljoen ton zout
uitgestrooid op de wegen in de staat Pennsylvania.
Een miljoen ton zout is genoeg
om het Empire State Building voor twee derde te vullen.
Dat is een miljoen ton zout gewonnen uit de aarde,
toegepast op onze wegen,
en weggespoeld naar het milieu en onze rivieren.
Het voorstel is dat we op zijn minst
dat zout uit industrieel afvalwater kunnen halen,
voorkomen dat het in onze rivieren terechtkomt,
en liever dat gebruiken op onze wegen.
Wanneer het in de lente gaat dooien
en er zoveel zout wordt afgevoerd,
zijn de rivieren tenminste in een betere positie
om zich ertegen te verdedigen.
Wat me als chemicus
echter nog het meest enthousiast maakt,
is het concept om circulair zout in de chemische industrie te introduceren.
De chlooralkali-industrie is daar perfect voor.
De chlooralkali-industrie maakt epoxy,
urethanen, oplosmiddelen,
en heel wat nuttige producten die we gebruiken in ons dagelijks leven.
Bovendien gebruiken ze het zout natriumchloride
als belangrijkste grondstof.
Dus het idee hier is --
laten we eerst eens kijken naar de lineaire economie.
In een lineaire economie halen ze dat zout uit een mijn,
doorloopt dit het chlooralkaliproces
en wordt het tot een basisstof omgezet
die vervolgens kan worden omgezet in een ander nieuw product
of een meer functioneel product.
Maar tijdens die omzetting
ontstaat vaak zout als bijproduct
en eindigt het in het industriële afvalwater.
Het idee is dat we circulariteit kunnen introduceren.
We kunnen het water en zout recyclen uit het industriële afvalwater
van de fabrieken
en het hergebruiken in het chlooralkaliproces.
Circulair zout.
Heeft een hoop impact, toch?
Laten we gewoon één voorbeeld nemen.
50 procent van de wereldwijde productie van propeenoxide
gaat via het chlooralkaliproces.
Dat is een totaal van ongeveer vijf miljoen ton propeenoxide
op jaarbasis, wereldwijd.
Dat is dus vijf miljoen ton zout gewonnen uit de aarde
en via het chlooralkaliproces omgezet in propeenoxide.
Tijdens dat proces
eindigt vijf miljoen ton zout in het afvalwater.
Vijf miljoen ton is genoeg zout om drie Empire State Buildings te vullen.
Per jaar.
Je ziet hoe circulair zout een barrière kan zijn
om onze rivieren tegen deze overmaat aan zout te beschermen.
Je kan je afvragen,
"Als deze membranen al een aantal jaren bestaan,
waarom hergebruiken mensen dan geen afvalwater?"
De reden is
dat het geld kost om hergebruik van afvalwater te implementeren.
Ten tweede
wordt water in deze regio's ondergewaardeerd.
Tot het te laat is.
Als we niet plannen voor duurzaam zoetwater,
heeft dat ernstige gevolgen.
Je kunt het vragen aan een van 's werelds grootste chemieproducenten
die vorig jaar een verlies van 280 miljoen dollar incasseerde
vanwege de lage waterstanden van de Rijn in Duitsland.
Je kunt het vragen aan de inwoners van Kaapstad in Zuid-Afrika,
die door droogte jaar-op-jaar hun waterreserves zagen opdrogen
en werden verzocht om hun toiletten niet door te spoelen.
Zoals je kunt zien
hebben we oplossingen met membranen
waarmee we zuiver water kunnen leveren,
we kunnen zuiver zout leveren,
met deze beide membranen,
om onze rivieren voor toekomstige generaties te helpen beschermen.
Dank je.
(Applaus)