Детство в северном Висконсине сформировало у меня тесную связь с рекой Миссисипи. Когда я была маленькой, мы с сестрой частенько соревновались, кто быстрее произнесёт по буквам слово Миссисипи. В начальной школе я увлеклась первопроходцами, особенно экспедициями Жолье-Маркетт и тем, как они использовали Великие озера, реку Миссисипи и её притоки, чтобы открыть Средний Запад и нанести на карту торговый путь к Мексиканскому заливу. А в магистратуре мне повезло, что Миссисипи находилась за окном моей исследовательской лаборатории в Университете Миннесоты. На протяжении пяти лет я всё ближе знакомилась с Миссисипи. Я узнала о её неспокойном характере и местах, где она сначала затапливает свои берега, а вскоре после этого вода вновь возвращается в русло. Сегодня, занимаясь физической органической химией, я намерена использовать свои знания, чтобы помочь защитить Миссисипи, а также другие реки от возникающего по вине человека повышения уровня солёности. Потому что соль – это то, что способно загрязнять пресноводные реки. Ведь в пресноводных реках уровень солёности составляет всего 0,05 ‰. Такая вода пригодна для питья. Но большая часть воды на планете приходится на океаны, чей уровень солёности составляет более 3 ‰. Выпив её, вы очень скоро почувствуете недомогание. Если сравнить относительный объём воды в океане и в реках нашей планеты, то представьте заполненный морской водой 50-метровый бассейн, а вся речная вода поместится в канистру объёмом 3,79 л. Сразу видно, насколько это ценный ресурс. Но относимся ли мы к ней, как к ценному ресурсу? Или мы относимся к ней, как к старому ковру у входной двери, о который вытираем ноги? У отношения к рекам как к старому ковру есть серьёзные последствия. Смотрите сами. Посмотрим, на что способна всего одна чайная ложка соли. Если мы добавим одну чайную ложку соли в наш 50-метровый бассейн с солёной водой, океанская вода останется прежней. Но если мы добавим столько же соли в эту канистру с пресной водой, она вдруг он станет слишком соленой для питья. Суть в том, что объём рек настолько мал по сравнению с океанами, что они особенно уязвимы к деятельности человека, и мы должны защитить их. Недавно я начала изучать состояние рек во всём мире. Я ожидала увидеть грязные реки в регионах с дефицитом воды и промышленным производством. И я обнаружила это на севере Китая и Индии. Но я была удивлена, когда прочитала статью 2018 года о качестве воды в 232 пробах, взятых из рек США. Оказалось, что 37 % проб имели повышенный уровень солёности. Но более удивительно то, что реки с наибольшим процентом солёности находятся в восточной части США, а не на юго-западе. Авторы статьи считают, что это может быть связано с использованием соли в гололёд. Другим возможным источником загрязнения могли стать промышленные сточные воды. Получается, наша деятельность может превратить пресную речную воду в солёную, как в океане. Нам нужно что-то с этим делать, пока не стало слишком поздно. И у меня есть решение. Можно использовать трёхступенчатую систему защиты рек, и если применить её на предприятиях, то они станут более безопасными для рек. Это включает, во-первых, извлечение меньшего количества воды из рек путём рециркуляции и повторного использования воды. Во-вторых, необходимо извлечь соль из солёных промышленных сточных вод, очистить её и использовать для других целей. В-третьих, перенаправить потребителей соли, добытой в шахтах, на использование соли из вторичных источников. Эта трёхступенчатая система уже работает. Северный Китай и Индия уже применяют её, чтобы очистить реки. Мы предлагаем использовать эту систему, чтобы уже сейчас предотвратить загрязнение рек. К счастью, у нас есть решение. Мембраны, способные фильтровать воду. Мембраны существуют уже несколько лет. Они созданы из полимерных материалов и различаются размерами и зарядами. Мембраны, используемые для отделения соли от воды, обычно работают за счёт разности зарядов. Отрицательно заряженные мембраны отталкивают отрицательно заряженные ионы хлора, которые находятся в солёной воде. Я уже сказала, эти мембраны применяют уже несколько лет, и каждую минуту они способны очищать 113,5 млн литров воды. На самом деле это не предел. Они способны на большее. Эти мембраны работают по принципу обратного осмоса (ОС). Осмос — естественный процесс, играющий важную роль в жизни человека. На клеточном уровне. Осмос — механизм разделения жидкости на две части с разной концентрацией соли. Одна с большей концентрацией, другая с меньшей. Части отделены друг от друга полупроницаемой мембраной. И в процессе прямого осмоса вода естественным образом проникает через эту мембрану из области низкой концентрации соли в область высокой концентрации соли, пока не будет достигнуто равновесие. Теперь рассмотрим обратный осмос. Чтобы изменить направление осмоса в части с высокой солёностью создаём давление и тем самым направляем воду в противоположную сторону. Часть с высокой концентрацией становится ещё более солёной и более концентрированной, а часть с низкой концентрацией становится очищенной водой. Используя обратный осмос, мы можем очистить промышленные сточные воды на 95 %, до уровня питьевой воды, оставив в ней всего 5 % солей. Эти 5% концентрированной солёной смеси не несут вреда. Учёные также разработали модифицированные мембраны, фильтрующие вредные соли и не только их. Используя эти мембраны, их называют нанофильтрационными мембранами, этот 5% концентрированный солевой раствор можно превратить в очищенный солевой раствор. В целом, используя мембраны обратного осмоса и нанофильтрацию, мы можем сделать промышленные сточные воды источником как воды, так и солей. И при этом пройти две ступени системы защиты рек. Я представила это исследование промышленным водопользователям, и все они ответили так: «Да, но кому понадобится наша соль?» Вот почему пункт номер три так важен. Нам нужно изменить людей, использующих каменную соль, в потребителей соли из вторсырья. Так кто же эти потребители соли? В 2018 году я обнаружила, что 43 % соли, потребляемой в США, использовалось на дорогах во время гололёда. А 39 % применялись в химической промышленности. Давайте взглянем на эти два факта. Я лично была в шоке. В зимний сезон 2018/2019 года на дорогах штата Пенсильвания был высыпан миллион тонн соли. Одного миллиона тонн соли достаточно, чтобы заполнить на 2/3 Эмпайр Стейт Билдинг. Этот миллион тонн соли, которую мы добываем в шахтах и высыпаем на дорогах, загрязняет окружающую среду и реки. Моё предложение заключается в том, чтобы по крайней мере получать эту соль из сточных вод, предотвращая её попадание в реки, и использовать её на дорогах. Тогда по весне талая вода с высоким содержанием солей будет единственным, что попадёт в реки, предотвратив таким образом загрязнение. Теперь, работая химиком я лучше понимаю, как внедрить переработку соли в химическую промышленность. Для этого идеально подходит хлорно-щелочная промышленность. Это производство эпоксидных смол, уретанов и растворителей, а также множества продуктов, которыми мы пользуемся ежедневно. Основным сырьём этой промышленности является хлорид натрия, то есть соль. Идея заключается в том, что сначала следует обратить внимание на линейную экономику. В линейной экономике они добывают эту соль из шахт, которая обрабатывается хлором и щёлочью и превращается в продукт основного синтеза, на основе которого производят новый или более функциональный продукт. Но в процессе производства соль часто воспринимается как побочный продукт и попадает в промышленные сточные воды. Идея заключается в том, чтобы сделать производство безотходным и повторно использовать воду и соль из сточных вод химического предприятия, направить её в начало производственной цепочки. Циркуляция соли. Так насколько это эффективно? Давайте просто рассмотрим пример. 50 % пропиленоксида в мире производится с помощью хлорщелочной обработки. Это в общей сложности около 5 млн тонн пропиленоксида, произведённых во всём мире за год. А это 5 млн тонн соли, добываемой из-под земли и превращённой с помощью хлора и щёлочи в пропиленоксид, а во время этого процесса 5 млн тонн соли попадает в сточные воды. 5 млн тонн соли достаточно, чтобы заполнить три Эмпайр Стейт Билдинг. И это происходит ежегодно. Теперь вы видите, как циркуляция соли сможет обеспечить защиту наших рек от загрязнения солью. Вы зададитесь вопросом: «Чёрт возьми, эти мембраны существуют уже много лет, так почему люди не перерабатывают сточные воды?». Дело в том, что внедрение повторного использования — затратный процесс. Во-вторых, в этих регионах вода не является ценным ресурсом. Пока её хватает. Но знаете, если мы не планируем обеспечить будущие поколения пресной водой, это может привести к серьёзным последствиям. Можно спросить одного из крупнейших мировых производителей химикатов, убытки которого в прошлом году составили 280 млн $ из-за низкого уровня реки Рейн в Германии. Спросите жителей Кейптауна в Южной Африке, которые из-за многолетней засухи исчерпали запасы пресной воды и которых просили спускать воду в туалетах. Как вы видите, у нас есть решение. Мембраны обеспечат чистую воду, чистую соль. Используя мембраны, мы сохраним наши реки для будущих поколений. Спасибо. (Аплодисменты)