Lớn lên ở phía Bắc Wisconsin,
tôi đã trở nên thân thuộc với dòng sông Mississipi.
Khi còn nhỏ,
tôi và chị gái hay thi xem ai có thể đánh vần
"M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i" nhanh hơn.
Khi học tiểu học,
tôi đã được học về các nhà thám hiểm đầu tiên và những khám phá của họ,
Marquette và Joliet, và cách họ sử dụng Ngũ Đại Hồ, sông Mississippi
và các phụ lưu của nó để khám phá ra vùng Trung Tây Hoa Kỳ,
và để vạch ra một tuyến đường thương mại đến Vịnh Mexico.
Khi học cao học
thật may mắn khi sông Mississippi
ở ngay ngoài cửa sổ phòng thí nghiệm của tôi
tại trường Đại học Minnesota.
Trong suốt quãng thời gian năm năm, tôi đã biết thêm về dòng sông.
Tôi trở nên quen thuộc với thủy chế của nó,
nơi nào bờ sông bị ngập
mà ngay tức thì sau đó
bạn có thể thấy mép bờ khô của nó.
Hôm nay, với tư cách một nhà hóa học hữu cơ vật lý,
tôi cam kết sử dụng kiến thức của mình
để giúp bảo vệ các dòng sông; như Mississippi,
khỏi lượng muối hòa tan vượt mức do các hoạt động của con người.
Vì như bạn biết,
muối hòa tan có thể làm ô nhiễm các dòng sông.
Lượng muối hoà tan thông thường ở các dòng sông là 0.05%.
Ở độ mặn đó, chúng an toàn để sử dụng.
Nhưng phần lớn lượng nước trên Trái Đất được chứa trong các đại dương,
và nước biển thì có độ mặn hơn 3%.
Và nếu bạn uống chúng, bạn sẽ rất nhanh chóng bị bệnh.
Vậy nên, nếu chúng ta so sánh khối lượng tương đối của nước mặn
và nước ngọt trên hành tinh,
Nếu có thể chứa toàn bộ lượng nước mặn
trong một bể bơi Olympic,
thì lượng nước ngọt trên hành tinh chỉ bằng một bình một gallon (3.885 lít).
Vậy bạn có thể thấy rằng đó là một nguồn tài nguyên quý giá.
Vậy chúng ta có coi nó như một nguồn tài nguyên quý giá?
Hay chỉ như một cái thảm chùi chân cũ kỹ
mà bạn đặt ở cửa trước và chùi chân lên nó?
Đối xử với các dòng sông như vậy sẽ để lại những hậu quả nghiêm trọng.
Hãy xem thử
điều mà một thìa muối có thể làm.
Nếu chúng ta bỏ một thìa muối
vào một bể bơi Olympic nước mặn,
nước mặn vẫn là nước mặn.
Nếu chúng bỏ một lượng muối tương tự
vào bình một gallon nước ngọt,
ngay lập tức, bạn không thể uống bởi vì nó quá mặn.
Vì vậy, vấn đề ở đây là,
vì các dòng sông có khối lượng quá nhỏ so với các đại dương,
nó rất dễ bị tổn thương bởi hoạt động của con người,
và chúng ta cần thận trọng bảo vệ chúng.
Gần đây, tôi khảo sát các văn bản
quan sát chất lượng nước trên thế giới.
Và kỳ vọng có thể thấy được chất lượng nước tồi tệ như thế nào
tại các vùng khan hiếm nước và vùng phát triển công nghiệp nặng.
Và tôi đã thấy được điều đó tại vùng phía Bắc Trung Quốc và Ấn Độ.
Nhưng tôi đã rất ngạc nhiên khi đọc một bài báo năm 2018
trong đó có 232 địa điểm lấy mẫu sông
được lấy mẫu trên khắp Hoa Kỳ.
Và trong số những địa điểm đó,
37% có độ mặn tăng.
Điều đáng bất ngờ hơn đó là
đó là những vùng có độ mặn tăng cao nhất
được tìm thấy ở phía Đông Hoa Kỳ,
chứ không phải là phía Tây Nam khô cằn.
Các tác giả của bài báo cho rằng
điều này có thể là do sử dụng muối để làm tan băng trên đường.
Có khả năng, một nguồn muối khác
có thể đến từ nước thải công nghiệp.
Bạn thấy đấy, các hoạt động của con người có thể khiến nước ngọt từ các dòng sông
thành như nước mặn trong các Đại Dương.
Chúng ta cần làm gì đó trước khi quá muộn.
Tôi có một kiến nghị.
Chúng ta có thể thực hiện một cơ chế bảo vệ sông gồm ba bước,
và nếu những người sử dụng nước cho công nghiệp làm theo
các dòng sông có thể ở trong tình trạng an toàn hơn.
Thứ nhất, điều này liên quan đến việc
lấy ít nước từ các dòng sông hơn
bằng việc thực hiện các hoạt động tái chế và tái sử dụng nước.
Thứ hai,
Chúng ta cần tách muối khỏi nước thải công nghiệp
và phục hồi - tái sử dụng cho những mục đích khác.
Và thứ ba, chúng ta cần chuyển đổi người tiêu dùng
từ việc sử dụng muối của các mỏ muối
sang sử dụng muối từ các nguồn tái chế.
Cơ chế bảo vệ gồm ba bước này đã đang được thực hiện.
Đây là điều mà Bắc Trung Quốc vầ Ấn Độ đang làm
để giúp phục hồi các dòng sông.
Nhưng đề xuất của tôi là
sử dụng các phương pháp này đề bảo vệ dòng sông
để chúng ta không phải phục hồi chúng.
Và tin tốt, chúng ta có công nghệ để làm điều đó.
Đó là công nghệ màng lọc.
Công nghệ màng lọc có thể phân tách muối và nước.
Công nghệ màng lọc đã xuất hiện trong một vài năm trở lại đây,
và chúng cấu tạo từ vật liệu polymer có thể phân tách dựa trên kích thước
hoặc dựa trên điện tích.
Công nghệ màng sử dụng để phân tách muối và nước
thường dựa trên điện tích.
Các màng này được tích điện âm,
đẩy các ion clo-rua điện tích âm
trong muối hòa tan.
Như tôi đã đề cập, công nghệ màng lọc đã tồn tại được một vài năm,
và hiện nay đang lọc được 25 triệu gallon nước mỗi phút,
thậm chí là nhiều hơn thế.
Nhưng nó còn có tiềm năng hơn thế.
Các màng này dựa trên nguyên tắc thẩm thấu ngược.
Thẩm thấu là quá trình tự nhiên trong cơ thể người
cách tế bào hoạt động
quá trình thẩm thấu là nơi bạn có khoang
tách biệt hai nồng độ muối
một với nồng độ muối thấp
và một với nồng độ cao.
Ngắn cách khoang là màn bán lọc.
Dưới quá trình thẩm thấu tự nhiên,
nước sẽ tự động di chuyển qua màn
từ nơi có nồng độ muối thấp
đến nơi có nồng độ muối cao,
cho đến khi đạt trạng thái cân bằng.
Thẩm thấu ngược là đảo ngược quá trình tự nhiên này.
Để đạt được kết quả
chúng ta nén một lực về phía có nồng độ cao
như vậy nước sẽ chảy theo hướng ngược lại,
và như vậy bên có nồng độ cao trở nên mặn hơn,
đậm đặc hơn,
và bên có nồng độ thấp sẽ trở thành nước tinh khiết.
Sử dụng thẩm thấu ngược, chúng ta có thể lấy nước thải công nghiệp
và chuyển đổi đến 95% thành nước tinh khiết,
còn lại 5% hỗn hợp muối mặn đậm đặc.
Giờ, 5% hỗn hợp muối mặn đậm đặc đó
cũng sẽ được tận dụng.
Các nhà khoa học đang phát triển các màng lọc
được sửa đổi cho phép một số muối đi qua
các loại khác thì ở lại.
Sử dụng công nghệ màng lọc,
cụ thể là công nghệ màng lọc nano,
5% dung dịch muối đậm đặc này
có thể được chuyển đổi thành dung dịch muối tinh khiết.
Vậy, bằng việc sử dụng màng thẩm thấu ngược và màng lọc nano,
chúng ta có thể chuyển đổi nước thải công nghiệp
thành nước và muối.
Và khi làm như vậy,
chúng ta đạt được hai bước đầu tiên của cơ chế bảo vệ sông.
Tôi đã giới thiệu điều này với những người sử dụng nước trong công nghiệp,
và câu phản hồi chung là,
"Vâng, nhưng ai sẽ tiêu thụ nguồn muối này?"
Vì vậy, đó là lý do tại sao bước thứ ba rất quan trọng.
Chúng ta cần biến người sử dụng muối mỏ
thành những người tiêu thụ muối tái chế.
Vậy ai là người tiêu thụ chúng?
Năm 2018 ở Hoa Kỳ,
43% lượng muối tiêu thụ ở Hoa Kỳ
được sử dụng để làm tan băng trên đường bộ.
39% được sử dụng bởi ngành công nghiệp hóa chất.
Hãy nhìn vào hai cách sử dụng này.
Tôi thực sự sốc.
Vào mùa Đông năm 2018-2019,
một triệu tấn muối
đã được sử dụng cho những tuyến đường tại bang Pennsylvania.
Một triệu tấn muối
là đủ để lấp đầy hai phần ba tòa nhà Empire State.
Đó là một triệu tấn muối được khai thác từ mỏ trên Trái Đất,
sử dụng cho đường giao thông,
và sau đó bị rửa trôi ra môi trường và sông ngòi.
Vậy đề xuất ở đây là ít nhất chúng ta có thể
thu lại muối từ nước thải công nghiệp,
ngăn chúng chảy ra sông ngòi,
và dùng chúng lại cho các con đường.
Vậy ít nhất khi băng tan vào mùa xuân,
chúng ta thu lại được những dòng chảy có độ mặn cao này,
và những dòng sông
sẽ được bảo vệ.
Là một nhà hóa học,
điều mà tôi quan tâm hơn là
đưa việc sản xuất muối tuần hoàn vào ngành công nghiệp hóa học.
Và ngành công nghiệp Clo-kiềm là phù hợp nhất.
Ngành công nghiệp Clo-kiềm là nguồn gốc của sơn epoxy,
urethane, dung môi
và nhiều sản phẩm hữu ích mà chúng ta sử dụng hàng ngày.
Và nó sử dụng muối natri clorua làm chuỗi cung cấp chính.
Và ý tưởng ở đây là,
trước hết, nhìn vào mô hình kinh tế tuyến tính.
Trong mô hình kinh tế tuyến tính, muối khai thác từ mỏ,
qua quá trình clo-kiềm.
tạo thành một hóa chất cơ bản,
có thể chuyển đổi thành sản phẩm mới,
hoặc thành sản phẩm có công dụng hơn.
Nhưng trong quá trình chuyển đổi đó,
muối thường trở thành sản phẩm phụ.
và xả thải trong nước thải công nghiệp.
Với tính tuần hoàn,
chúng ta có thể tái chế nước và muối trong nước thải công nghiệp,
từ các nhà máy,
và có thể sử dụng chúng làm nguyên liệu cho quá trình clo-kiềm.
Muối được tuần hoàn.
Điều này tác động mạnh mẽ như thế nào?
Lấy một ví dụ,
50% oxit propylene trên thế giới
được sản xuất bằng quá trình clo-kiềm.
Tổng cộng khoảng năm triệu tấn
được sản xuất hàng năm trên toàn cầu.
Như vậy, năm triệu tấn muối được khai thác
đã chuyển đổi qua quá trình clo-kiềm thành oxit propylene,
và trong quá trình đó,
năm triệu tấn muối thải ra theo nước thải.
Năm triệu tấn muối
đủ để lấp đầy ba tòa nhà Empire State.
Và đó chỉ là số liệu hàng năm.
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.
Bạn có thể tự hỏi,
"Công nghệ màng lọc đã tồn tại được vài năm,
tại sao mọi người không thực hiện tái sử dụng nước thải?"
Điểm mấu chốt ở đây là
chi phí tốn kém.
Thứ hai,
nước ở các vùng này không được xem trọng
cho đến khi quá muộn.
Bạn biết đấy, nếu chúng ta không lên kế hoạch cho sự bền vững nước ngọt,
hậu quả sẽ rất nghiêm trọng.
Bạn hãy hỏi một trong các nhà sản xuất hóa chất lớn trên thế giới
năm ngoái đã phải tiêu tốn 280 triệu dollar
do mực nước sông Rhine giảm thấp tại Đức.
Bạn có thể hỏi người dân ở Cape Town, Nam Phi,
trải qua một đợt hạn hán kéo dài năm này qua năm khác làm cạn kiệt nguồn nước,
và sau đó bị yêu cầu không xả nước trong nhà vệ sinh.
Bạn có thể thấy,
chúng ta có các giải pháp ở đây, với màng lọc
chúng ta có thể cung cấp nước
và muối tinh khiết
bằng việc sử dụng công nghệ màng lọc,
để giúp bảo vệ những dòng sông cho thế hệ tương lai.
Xin cảm ơn.
(Vỗ tay)