મીઠા માટે એક ચક્રીય અર્થતંત્ર જે નદીઓને સ્વચ્છ રાખે છે

2018-2019ના શિયાળા દરમિયાન, એકલા પેન્સિલવેનિયા રાજ્યમાં, એક મિલિયન ટન મીઠાનો બર્ફીલા રસ્તાઓ પર ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ઉદ્યોગોમાં વપરાયેલ આવા મીઠાનો નિકાલ શુદ્ધ પાણીની નદીઓમાં કરવામાં આવે છે, જેનાથી પાણી પીવાલાયક રહેતું નથી અને તે વૈશ્વિક સંકટમાં વધારો કરે છે. આ કિંમતી પ્રાકૃતિક સંસાધનોને આપણે વધુ સારી સુરક્ષા કેવી રીતે આપી શકીએ? શારીરિક કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રી ટીના એરોવુડ એ નદીઓમાંથી મીઠાને દૂર કરવા માટે ત્રણ પગલાની યોજના વ્યક્ત કરે છે -- અને એક ચક્રીય મીઠાનું અર્થતંત્ર બનાવે છે જે ઔદ્યોગિક પેટા-ઉત્પાદનોને મૂલ્યવાન સંસાધનોમાં ફેરવે છે.

ઉત્તરીય વિસ્કોન્સિનમાં ઉછરીને,

મે કુદરતી રીતે મિસિસિપી નદી સાથે
જોડાણ બનાવ્યું છે.

જયારે હું નાની હતી,

હું અને મારી બહેન હરીફાઈ કરતા હતા
કે કોણ સૌથી ઝડપી,

"M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i" બોલી શકે છે.

જયારે હું પ્રાથમિક શાળામાં હતી,

મને પ્રારંભિક સંશોધકો અને તેમના
અભિયાનો વિશે જાણવા મળ્યું,

માકવૅટ અને જોલિએટ, કે કેવી રીતે તેઓ
વિશાળ તળાવો, મિસિસિપી નદી અને

તેની ઉપનદીઓનો, મિડવેસ્ટની શોધ માટે

અને મેક્સિકોના અખાતનો વેપાર માર્ગ
નક્કી કરવા ઉપયોગ કરતા હતા.

સ્નાતક શાળામાં,

હું નસીબદાર હતી કે મિસિસિપી નદી,

એ મારી સંશોધન લેબોરેટરીની
બારીની બહાર હતી,

મીનેસોટાની યુનિવર્સિટી પાસે.

તે પાંચ વર્ષ દરમિયાન મને
મિસિસિપી નદી વિશે જાણવા મળ્યું.

મને તેના સ્વભાવ વિશે જાણવા મળ્યું

કે ક્યારે તે એક ક્ષણે તેના કાંઠે પૂર લાવશે,

અને પછી તરત જ,

તમને તેનાં સુકાઈ ગયેલા
કિનારા જોવા મળશે.

આજે, એક શારીરિક રસાયણશાસ્ત્રી તરીકે,

હું પ્રતિબદ્ધ છું કે
હું મારી તાલીમનો ઉપયોગ

મિસિસિપી જેવી નદીઓના
રક્ષણ માટે કરીશ,

જે માનવીય પ્રવૃત્તિના કારણે આવેલાં
અતિશય મીઠાને લીધે સંકટમાં છે.

કારણ કે, તમે જાણો છો,

મીઠું એક એવી વસ્તુ છે જે
શુદ્ધ પાણીને દુષિત કરી શકે છે

અને શુદ્ધ પાણીની નદીઓમાં, મીઠાનું સ્તર
માત્ર ૦.૦૫ ટકા જેટલું જ હોય છે.

અને આ સ્તરે,
તે પીવા માટે સલામત છે.

પરંતુ આપણા ગ્રહનું મોટાભાગનું પાણી
આપણાં સમુદ્રોમાં રહેલું છે,

અને સમુદ્રના પાણીમાં ત્રણ ટકાથી વધુ
ક્ષારનું પ્રમાણ હોય છે.

જો તમે તે પાણી પીધું હશે,
તો તમે ખૂબ જલ્દી બીમાર પડશો.

તેથી, જો આપણે સમુદ્રના પાણીના
પ્રમાણની તુલના,

આપણા ગ્રહની નદીના પાણી સાથે કરીએ,

અને ધારો કે આપણે સમુદ્રના પાણીને

ઓલિમ્પિક-કદના સ્વિમિંગ પૂલમાં
સમાવી શકીએ,

તો પછી આપણા ગ્રહની નદીનું પાણી
એક-ગેલન જગમાં ફિટ થશે.

તેથી તમે જોઈ શકો છો કે
તે એક કિંમતી સ્ત્રોત છે.

પરંતુ શું આપણે તેની સાથે
કિંમતી સ્ત્રોતની જેમ વર્તીએ છીએ?

તેના કરતાં, આપણે તેની સાથે
એક જૂના પાથરણાંની જેમ વર્તીએ છીએ.

જેને તમે તમારા આગળના દરવાજા પાસે
મૂકો છો અને પોતાનાં પગ લૂછો છો.

જૂનાં પાથરણાંની જેમ નદીઓને વર્તવાના
ઘણાં ગંભીર પરિણામો છે.

ચાલો એક નજર કરીએ.

ચાલો જોઈએ કે માત્ર એક ચમચી મીઠું
શું કરી શકે છે.

જો આપણે એક ચમચી મીઠાને

આ સમુદ્રના પાણીના ઓલિમ્પિક કદના
સ્વિમિંગ પૂલમાં ઉમેરીએ,

તો તે સમુદ્રનું પાણી જ રહે છે.

પરંતુ જો આપણે તે જ એક ચમચી મીઠું,

આ શુદ્ધ નદીના પાણીના
એક-ગેલન જગમાં ઉમેરીએ,

તો તરત જ, તે પીવા માટે
ખૂબ ખારું થઈ જાય છે.

તો અહીં મુદ્દો એ છે,

કારણ કે નદીઓનો જથ્થો સમુદ્રની તુલનામાં
ખૂબ જ ઓછો છે,

તેથી તે ખાસ કરીને
માનવ પ્રવૃત્તિ માટે દુર્લભ છે,

અને આપણે તેમના રક્ષણ માટે
કાળજી લેવાની જરૂર છે.

તેથી તાજેતરમાં,
મેં સાહિત્યનો સર્વે કર્યો,

વિશ્વભરની નદીઓના
આરોગ્યને જોવા માટે.

અને હું બીમાર નદીઓનું આરોગ્ય જોવાની
સંપૂર્ણ અપેક્ષા રાખું છું,

ખાસ કરીને,પાણીની અછત અને
ભારે ઔદ્યોગિક વિકાસના ક્ષેત્રોમાં.

અને મેં તે ઉત્તરીય ચાઈના
અને ભારતમાં જોયું.

પણ મને આશ્ચર્ય થયું
જ્યારે મેં 2018 નો લેખ વાંચ્યો

જ્યાં નદીની 232 સેમ્પલિંગ સાઇટ્સ પર

યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં,
નમૂના લેવામાં આવ્યા હતા.

અને તે સાઇટ્સ માંથી,

37 ટકા જેટલી સાઈટ્સ પર
ખારાશનું પ્રમાણ વધ્યું છે.

વધુ આશ્ચર્યજનક એ હતું કે

સૌથી વધુ વધારો

યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના
પૂર્વ ભાગમાં જોવા મળ્યો હતો,

અને શુષ્ક દક્ષિણ-પશ્ચિમમાં નહીં.

આ લેખના લેખકોના અનુમાન મુજબ

તે રસ્તાઓ પરનાં બરફ હટાવવા માટે કરેલા
મીઠાના ઉપયોગને કારણે હોઈ શકે છે.

સંભવિત, આ મીઠાનો અન્ય સ્ત્રોત,

ખારશયુક્ત ઔદ્યોગિક ગંદુ પાણી
હોઈ શકે છે.

તેથી જેમ તમે જુઓ છો, માનવ પ્રવૃત્તિ
આપણી શુદ્ધ પાણીની નદીઓને

સમુદ્રના જેવા પાણીમાં ફેરવી શકે છે.

તેથી આપણે મોડું થઈ જાય તે પહેલા
કંઈક કરવાની જરૂર છે.

અને મારી પાસે એક પ્રસ્તાવ છે.

આપણે નદી-સંરક્ષણ પદ્ધતિ માટે
ત્રણ-પગલાં લઈ શકીએ છીએ,

અને જો ઓદ્યોગિક જળ વપરાશકાર
આ સંરક્ષણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે,

તો આપણે નદીઓને વધુ સુરક્ષિત સ્થિતિમાં
મૂકી શકીએ છીએ.

આમાં શામેલ છે, નંબર ૧,

આપણી નદીઓમાંથી,
વોટર રિસાઇકલ અને

ફરીથી ઉપયોગની કામગીરીના અમલીકરણ દ્વારા
ઓછું પાણી નીકળશે.

નંબર ૨,

આપણે આ ખારા ઓદ્યોગિક ગંદા પાણીમાંથી
મીઠું નીકાળવું જોઈએ

અને તેને પુન: ર્પ્રાપ્ત કરી તેનો અન્ય હેતુ માટે
ફરીથી ઉપયોગ કરવો જોઈએ.

અને નંબર ૩, આપણે
મીઠાના ઉપભોક્તાઓને,

જેમનો હાલમાં
મીઠાનો સ્ત્રોત એ ખાણો છે,

તેમને રિસાઈકલ કરેલા મીઠાને
સ્ત્રોત બનાવવા તરફ વાળવા જોઈએ.

આ ત્રણ પગલાંની સંરક્ષણ પદ્ધતિ
પહેલેથી અમલમાં છે.

આ એ છે જેનો અમલીકરણ,
ઉત્તરીય ચાઇના અને ભારત

નદીઓના પુનર્વસન માટે કરી રહ્યા છે.

પરંતુ અહીંયા હેતુ,

આપણી નદીઓનું રક્ષણ કરવા
આ સંરક્ષણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવાનો છે,

તેથી આપણે તેમના
પુનર્વસનની જરૂર નથી.

અને સારા સમાચાર એ છે કે,
આપણી પાસે ટેક્નોલોજી છે જે આ કરી શકે છે.

તે પટલ સાથે છે.

પટલ જે મીઠું અને પાણીને
અલગ કરી શકે છે.

એ પટલ ઘણા વષોથી આસપાસ છે,

અને તે પોલિમરીક સામગ્રી પર આધારિત છે
જે તેના કદના આધારે જુદા પડે છે,

અથવા તેઓ ચાર્જને આધારે
જુદા હોઈ શકે છે.

પટલ કે જે મીઠું અને પાણીને
અલગ કરવા માટે વપરાય છે

તે સામાન્ય રીતે ચાર્જને આધારે
જુદા હોય છે.

આ પટલને નકારાત્મક ચાર્જ
કરવામાં આવે છે,

અને નકારાત્મક ચાર્જ કલોરાઇડ આયનોને
દૂર કરવામાં મદદ કરે છે,

જે ઓગળેલા મીઠામાં હોય છે.

તેથી, જેમ મેં કહ્યું, આ પટલ
ઘણાં વર્ષોથી આસપાસ છે,

અને હાલમાં, તેઓ દર મિનિટે
25 મિલિયન ગેલન પાણીને શુદ્ધ કરે છે.

ખરેખર, તેના કરતા પણ વધારે.

પણ તેઓ વધુ કરી શકે છે.

આ પટલ રિવર્સ ઓસ્મોસિસના
સિદ્ધાંત પર આધારિત છે.

હવે ઓસ્મોસિસ એ એક કુદરતી પ્રક્રિયા છે
જે આપણા શરીરમાં થાય છે --

તમે જાણો છો, આપણાં કોષો
કેવી રીતે કાર્ય કરે છે.

અને ઓસ્મોસિસ એ છે,
જ્યાં તમારી પાસે બે ખંડો છે

જે મીઠાની સાંદ્રતાના
બે સ્તરોને અલગ કરે છે.

એક મીઠાની ઓછી સાંદ્રતાવાળુ સ્તર

અને એક એ મીઠાની
ઉંચી સાંદ્રતાવાળુ સ્તર.

અને બે ખંડોને અલગ પાડનાર
એ અર્ધવ્યાપી પટલ છે.

અને કુદરતી ઓસ્મોસિસ પ્રક્રિયા હેઠળ,

જે થાય છે એ, પાણી કુદરતી રીતે
તે પટલ તરફ વહન કરે છે

ઓછી મીઠાની સાંદ્રતાના ક્ષેત્રમાંથી

ઉચ્ચ મીઠાની સાંદ્રતાના ક્ષેત્રમાં,

જ્યાં સુધી સંતુલન મળે ત્યાં સુધી.

હવે રિવર્સ ઓસ્મોસિસ,
આ કુદરતી પ્રક્રિયાનું વિપરીત છે.

અને આ વિપરીત હાંસલ કરવા માટે,

આપણે ઉચ્ચ સાંદ્વતાવાળી બાજુ
દબાણ લાવીએ છીએ

અને આમ કરવાથી, આપણે પાણીને
વિરુદ્ધ દિશામાં લઈ જઈએ છીએ.

અને તેથી ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળી બાજુ
વધુ ક્ષારીય અને

વધુ જલદ બને છે,

અને ઓછી સાંદ્રતાવાળી બાજુ
શુદ્ધ પાણી બને છે.

તેથી રિવર્સ ઓસ્મોસિસનો ઉપયોગ કરીને,
આપણે ઔદ્યોગિક વિસ્તારનું ગંદુ પાણી લઈને,

તેમાંથી ૯૫ ટકા પાણીને
શુદ્ધ પાણીમાં ફેરવી શકીએ છીએ,

જેથી માત્ર ૫ ટકા જ
સાંદ્રતાવાળુ ક્ષારીય મિશ્રણ રહે છે.

હવે, આ પાંચ ટકા
એકત્રિત ખારા મિશ્રણનો

બગાડ ન થવો જોઈએ .

તેથી વૈજ્ઞાનિકો પણ
પટલ વિકસાવે છે

જેમાંથી અમુક ક્ષાર પસાર
થઈ શકે છે

બીજા નહીં.

આ પટલનો ઉપયોગ કરીને,

જેને સામાન્ય રીતે નેનોફિલ્ટરેશન મેમ્બ્રેન
તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,

હવે આ પાંચ ટકા
કેન્દ્રિત ખારું મિશ્રણ

શુદ્ધ મીઠાના મિશ્રણમાં
રૂપાંતરિત થઈ શકે છે.

તેથી, કુલ, રિવર્સ ઓસ્મોસિસ અને
નેનોફિલ્ટરેશન પટલનો ઉપયોગ કરીને,

આપણે ઔદ્યોગિક ગંદા પાણીને

પાણી અને મીઠાના સ્રોતમાં
ફેરવી શકીએ છીએ.

અને આમ કરવાથી,

નદી-સંરક્ષણ પદ્ધતિના આ બે સ્તંભોને
પ્રાપ્ત કરી શકીએ છીએ.

હવે, મેં આને ઘણા ઔદ્યોગિક જળ વપરાશકારો
સામે રજૂ કર્યું છે,

અને સામાન્ય પ્રતિસાદ એ છે,

"હા, પણ મારું મીઠું કોણ વાપરશે?"

તેથી ત્રીજો સ્તંભ એ મહત્વપૂર્ણ છે,

જે લોકો ખાણના મીઠાનો
ઉપયોગ કરે છે તેમને આપણે

રીસાઈકલ મીઠાનો ઉપયોગ કરતાં ગ્રાહકોમાં
ફેરવવાની જરૂર છે.

તો આ મીઠાના વપરાશકારો કોણ છે?

સારું, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં 2018 માં,

મને ખબર પડી કે
US માં 43 ટકા જેટલું મીઠું,

રસ્તા પરના બરફ હટાવવાના હેતુ માટે
વપરાયું હતું.

રાસાયણિક ઉદ્યોગ દ્વારા 39 ટકા જેટલા
મીઠાનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.

તેથી આ બંને વિગતો પર નજર નાખીએ.

આથી, હું ચોંકી ગઈ.

વર્ષ 2018-2019 ની શિયાળાની ઋતુમાં,

એક મિલિયન ટન મીઠું એ

પેન્સિલવેનિયા રાજ્યના રસ્તાઓ પર
વાપરવામાં આવ્યું હતું.

એક મિલિયન ટન મીઠું એ

રાજ્યની ઈમારતના બે-તૃતીયાંશ ભાગ
ભરવા માટે પૂરતું છે.

તે પૃથ્વીમાંથી કાઢવામાં આવેલ
એક મિલિયન ટન મીઠું,

જે રસ્તાઓ પર વપરાયું,

અને પછી તે આપણા વાતાવરણમાં અને
આપણી નદીઓમાં નાખવામાં આવ્યું.

તેથી અહીં પ્રસ્તાવ એ છે કે

આપણે ઔદ્યોગિક ખારા પાણીમાંથી
મીઠું બનાવીએ,

અને તેને નદીઓમાં જતા
અટકાવીએ,

અને આપણા રસ્તાઓ માટે
તેનો ઉપયોગ કરીએ.

તેથી જ્યારે વસંત-ઋતુમાં
બરફ પીગળવાનું શરૂ થાય,

અને જો તમારી પાસે
આ ઉચ્ચ-ખારાશનો ઉપાય હોય,

તો નદીઓ સારી સ્થિતિમાં હશે જેથી

તે તેની સામે પોતાનો બચાવ કરી શકશે.

હવે, એક રસાયણશાસ્ત્રી તરીકે,

એ તક જેના માટે હું વધુ સંવેદનશીલ છું

એ રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં,
ચક્રીય મીઠું રજૂ કરવાની વિભાવના છે.

અને તેના માટે
ક્લોર-આલ્કલી ઉદ્યોગ સંપૂર્ણ છે.

ક્લોર-આલ્કલી ઉદ્યોગ એ
ઇપોક્સિઝનો એક સ્રોત છે,

તે યુરેથેન્સ અને દ્રાવકનો સ્રોત છે

અને ઘણા ઉપયોગી ઉત્પાદનો જે આપણે
રોજિંદા જીવનમાં વાપરીએ છીએ તેનો સ્ત્રોત છે.

અને તે તેના મુખ્ય આહાર તરીકે
સોડિયમ ક્લોરાઇડ મીઠાનો ઉપયોગ કરે છે.

તેથી અહીં વિચાર એ છે,

સારું, સૌ પ્રથમ,
ચાલો રેખીય અર્થતંત્ર જોઈએ.

તેથી રેખીય અર્થવ્યવસ્થામાં,
તેઓ ખાણમાંથી મીઠાને પ્રાપ્ત કરે છે,

તે આ ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયામાંથી
પસાર થઈ,

મૂળભૂત રસાયણ બને છે,

જે પછી બીજા નવા ઉત્પાદનમાં અથવા વધુ કાર્યાત્મક ઉત્પાદનમાં,

રૂપાંતરિત થઈ શકે છે.

પરંતુ તે રૂપાંતર પ્રક્રિયા દરમિયાન,

ઘણીવાર મીઠું પેટા-ઉત્પાદન તરીકે
ફરીથી ઉત્પન્ન થાય છે,

અને તેનો નિકાલ
ઔદ્યોગિક ગંદા પાણીમાં થાય છે.

તેથી, વિચાર એ છે કે આપણે
ચક્રિયતા રજૂ કરી શકીએ છીએ,

અને આપણે ઔદ્યોગિક ગંદા પાણીના પ્રવાહોમાંથી
અને ફેક્ટરીઓમાંથી પાણી અને મીઠાને

રીસાઇકલ કરી શકીએ છીએ,

અને આપણે તેને ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયાના
આગળના છેડે મોકલી શકીએ છીએ.

ચક્રીય મીઠું.

તો તે કેટલું અસરકારક છે?

ચાલો, એક ઉદાહરણ લઈએ.

પ્રોપિલિન ઓકસાઈડનું
વિશ્વનું ૫૦ ટકા ઉત્પાદન,

ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.

અને તેમાં લગભગ 5 મિલિયન ટન જેટલું
પ્રોપિલિન ઓકસાઈડ,

વાર્ષિક ધોરણે, વૈશ્વિક સ્તરે બને છે.

તો તે પૃથ્વીમાંથી કાઢવામાં આવેલ
૫ મિલિયન ટન મીઠું,

ક્લોર-આલ્કલી પ્રક્રિયા દ્વારા
પ્રોપિલિન ઓકસાઈડમાં રૂપાંતરિત થાય છે,

અને પછી તે પ્રક્રિયા દરમિયાન,

પાંચ મિલિયન ટન મીઠાનો નિકાલ,
ગંદા પાણીના પ્રવાહમાં થાય છે.

તેથી પાંચ મિલિયન ટન

એ મીઠું રાજ્યના ત્રણ મકાન
ભરવા માટે પૂરતું છે.

અને તે વાર્ષિક ધોરણે છે.

તો તમે જોઈ શકો છો કે ચક્રીય મીઠું
કેવી રીતે આપણી નદીઓ માટે

આ અતિશય મીઠાના સ્ત્રાવ સામે
અવરોધ પેદા કરી શકે છે.

તેથી તમે આશ્ચર્ય પામશો,

"સારું, આ પટલ ઘણા વર્ષોથી
આસપાસ છે,

તો શા માટે લોકો ગંદા પાણીના ફરીથી ઉપયોગનો
અમલ નથી કરી રહ્યાં?

સારું, તો તેનું એક કારણ,

એ ગંદા પાણીના પુનઃ ઉપયોગને
અમલમાં લાવવા માટેનો ખર્ચ છે.

અને બીજું,

કે તે દેશોમાં પાણીનું મૂલ્ય
ખૂબ ઓછું છે,

જ્યાં સુધી મોડું થઈ જાય.

તમે જાણો છો, જો આપણે શુધ્ધ પાણીના બચાવની
યોજના નહિ બનાવીએ,

તો તેના કેટલાક ગંભીર પરિણામો છે.

તમે ફક્ત વિશ્વના સૌથી મોટા
કેમિકલ ઉત્પાદકોમાંથી કોઈને પૂછી શકો છો

જેને ગયા વર્ષે 280 મિલિયન ડોલરનું નુકશાન

જર્મનીના રાઈન નદીના
નીચાં સ્તરને કારણે થયું હતું.

તમે કેપ ટાઉન, દક્ષિણ આફ્રિકાના
રહેવાસીઓને પૂછી શકો છો,

જેણે તેમના સંગ્રહિત પાણીના સ્ત્રોતો સુકાવાને લીધે,
એકથી વધુ વર્ષનો દુકાળનો અનુભવ કર્યો હતો,

અને ત્યાંના લોકોને
શૌચાલય સાફ ન કરવા કહ્યું હતું.

તો તમે જોઈ શકો,

આપણી પાસે અહીં
ઉકેલ તરીકે પટલો છે,

જ્યાં આપણે શુદ્ધ પાણી
આપી શકીએ છીએ,

આપણે શુદ્ધ મીઠું આપી શકીએ છીએ,

આ બંને પટલનો ઉપયોગ કરીને,

આપણી ભાવિ પેઢી માટે નદીઓને
સુરક્ષિત કરી શકીએ છીએ.

આભાર.