L'economia circolare del sale che mantiene puliti i fiumi

Durante l'inverno 2018-2019, sono stati sparsi cinque milioni di tonnellate di sale sulle strade ghiacciate nella sola Pennsylvania. Il sale adibito a usi di tipo industriale come questo, spesso finisce nelle acque dolci dei fiumi, rendendole non potabili e contribuendo ad aumentare una situazione di crisi a livello globale. Come possiamo proteggere meglio queste preziose risorse naturali? Tina Arrowood, esperta di chimica organica-fisica, ci parla di un piano in tre fasi per tenere il sale fuori dai fiumi e creare un'economia del sale circolare che trasforma sottoprodotti industriali di scarto in risorse preziose.

Crescendo nel nord del Wisconsin,

ho sviluppato un legame naturale
con il fiume Mississippi.

Da piccole,

io e mia sorella facevamo a gara
per vedere chi riusciva a dire

"M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i" più velocemente.

Alle elementari,

mi parlarono dei primi esploratori
e delle loro spedizioni,

di come Marquette e Joliet si servirono
dei Grandi Laghi e del fiume Mississippi,

con i suoi affluenti,
per esplorare il Midwest

e per tracciare una rotta commerciale
fino al Golfo del Messico.

Durante la specializzazione,

avevo la fortuna di vedere
il fiume Mississippi

dalla finestra del mio laboratorio
di ricerca

all'Università del Minnesota.

In quei cinque anni imparai
a conoscere il fiume Mississippi,

la sua natura volubile

che lo porta ad esondare in un momento,

per poi mostrare nuovamente,
di lì a poco,

i suoi argini completamente asciutti.

Oggi sono un'esperta
di chimica organica fisica

e mi impegno a usare le mie conoscenze

per proteggere i fiumi,
come il Mississippi,

dalle eccessive concentrazioni saline
dovute alle attività umane.

Perché, sapete,

il sale può contaminare
le acque dolci dei fiumi.

Il livello di salinità dei fiumi
è appena lo 0,05%

e, a questo livello,
la loro acqua è potabile.

Tuttavia, i principali corpi d'acqua
del nostro pianeta risiedono negli oceani,

le cui acque presentano un livello
di salinità superiore al 3%.

E bere la loro acqua ci farebbe
stare male molto velocemente.

Per rendere la proporzione
tra il volume dell'acqua degli oceani

e quello dei fiumi
che sono sul nostro pianeta,

potremmo rappresentare l'acqua oceanica

come una piscina olimpionica

e quella dei fiumi
con un contenitore da circa 4 litri.

Capite quindi che si tratta
di una risorsa preziosa,

ma la trattiamo come tale?

Oppure la trattiamo
come quel vecchio zerbino

che mettiamo sulla soglia di casa
per spazzarci i piedi?

Trattare i fiumi come zerbini
ha gravi conseguenze.

Diamo un'occhiata.

Vediamo cosa può fare
un unico cucchiaino di sale.

Se aggiungiamo un cucchiaino di sale

alla piscina olimpionica contenente
acqua oceanica,

l'acqua oceanica non cambia.

Se invece lo aggiungiamo

al contenitore d'acqua dolce
da circa quattro litri,

l'acqua diventa di colpo troppo salata
per poter essere bevuta.

Il punto è che, poiché fiumi hanno
un volume notevolmente minore

rispetto a quello degli oceani,

i fiumi sono particolarmente esposti
ai rischi dovuti alle attività umane

e devono dunque essere curati e protetti.

Così, di recente ho esaminato
la letteratura in proposito

per avere un quadro dello stato di salute
dei fiumi nel mondo.

Non mi ha sorpreso trovare
una pessima situazione

in regioni aride
e fortemente industrializzate,

come in India e nella Cina del nord.

Mi ha invece sorpreso un articolo del 2018

relativo ai dati di 232
siti di campionamento

su tutto il territorio degli Stati Uniti.

Di quei siti,

il 37 per cento presentava
livelli di salinità in aumento.

La cosa più sorprendente

è che i fiumi con i maggiori incrementi

si trovano nella parte est
degli Stati Uniti

e non nelle zone aride del sud-ovest.

Secondo gli autori dell'articolo,

la causa potrebbe essere l'uso del sale
per sghiacciare le strade.

Un'altra potenziale fonte di sale

potrebbe essere rappresentata
dalle acque di scarico industriale.

Come vedete, le attività umane possono
trasformare l'acqua dolce dei fiumi

in qualcosa più simile a quella
dei nostri oceani.

Dobbiamo fare qualcosa,
prima che sia troppo tardi.

Ho una proposta.

Possiamo creare un meccanismo
di difesa in tre fasi

che se utilizzato dalle industrie,

migliorerebbe di molto
la situazione dei nostri fiumi.

Ecco cosa prevede.
Uno:

un minor prelievo
di acque fluviali

grazie a tecniche di riciclo
e riutilizzo dell'acqua.

Due:

estrazione del sale dalle acque reflue
usate per l'industria

per raccoglierlo e riutilizzarlo
in altri impieghi.

Infine, tre: dobbiamo far sì
che coloro che usano il sale

proveniente dalle miniere

inizino a servirsi di sale
proveniente da fonti di riciclo.

Questo meccanismo di difesa
in tre fasi è già attivo.

India e Cina del nord
lo stanno utilizzando

per favorire il risanamento dei fiumi.

Tuttavia, io propongo

di usare questo meccanismo di difesa
per proteggere i nostri fiumi,

per evitare di doverli risanare.

La buona notizia è che la tecnologia
per poterlo fare già esiste.

Prevede l'uso di membrane.

Membrane in grado
di separare il sale dall'acqua.

Le membrane ci sono da diversi anni.

Sono fatte di materiali polimerici
che separano in base a dimensione

o carica elettrica.

Le membrane utilizzate
per separare il sale dall'acqua

in genere agiscono in base alla carica.

Queste membrane hanno carica negativa

e dunque respingono gli ioni di cloruro,
anch'essi a carica negativa,

presenti in quel sale sciolto.

Come ho detto, queste membrane
ci sono da diversi anni

e attualmente purificano quasi
100 milioni di litri d'acqua al minuto,

se non addirittura di più.

Si può andare anche oltre.

Queste membrane funzionano
sul principio dell'osmosi inversa.

L'osmosi è un processo naturale
che avviene nei nostri corpi

a livello di funzione cellulare.

Nell'osmosi ci sono due camere

con due diversi livelli
di concentrazione salina:

una a bassa concentrazione

e l'altra ad alta concentrazione.

Le due camere sono separate
da una membrana semimpermeabile.

Per il processo osmotico naturale,

l'acqua attraversa la membrana,

passando dall'area a bassa concentrazione

a quella ad alta concentrazione,

fino al raggiungimento dell'equilibrio.

Nell'osmosi inversa, invece,
questo processo naturale viene invertito.

Per farlo,

si esercita pressione sulla parte
ad alta concentrazione

per spingere l'acqua
nella direzione opposta.

La parte ad alta concentrazione
diviene così più salata,

più concentrata

e la parte a bassa concentrazione
diventa acqua purificata.

Grazie all'osmosi inversa,
possiamo completamente

depurare fino al 95 per cento
delle acque di scarico industriali,

mentre il restante 5 per cento diventa
una sostanza concentrata e salina.

Questo 5 per cento di miscuglio
salino e concentrato

non è uno scarto.

Gli scienziati hanno realizzato
membrane modificate

che permettono il passaggio
di alcuni tipi di sali

ma non di altri.

Grazie a queste membrane,

chiamate comunemente
membrane a nanofiltrazione,

il 5 per cento
di soluzione salina concentrata

può essere convertito
in una soluzione salina purificata.

In sostanza, tramite osmosi inversa
e membrane a nanofiltrazione

possiamo convertire
le acque reflue industriali

in risorse quali sale e l'acqua.

Così facendo, inoltre,

attuiamo le fasi uno e due
del nostro meccanismo di difesa fluviale.

Ne ho parlato con diversi utilizzatori
di acque industriali

e la risposta più comune è stata:

"Sì, ma chi userebbe il mio sale?"

Questo ci porta alla fase tre,
che è molto importante.

Dobbiamo convincere chi usa
il sale proveniente dalle miniere

a passare al consumo di sale riciclato.

Chi sono questi consumatori di sale?

Ho scoperto che nel 2018,

il 43 per cento del sale consumato
negli Stati Uniti

è stato usato
per sghiacciare le strade.

Il 39 per cento è stato utilizzato
nell'industria chimica.

Ho analizzato questi due utilizzi

e sono rimasta scioccata.

Durante l'inverno 2018-2019,

un milione di tonnellate di sale

è stato sparso sulle strade
della Pennsylvania.

È una quantità di sale sufficiente

a riempire per due terzi
l'Empire State Building.

Un milione di tonnellate di sale
estratto dalla terra

e sparso sulle strade,

che poi si riversa nell'ambiente
e nei nostri fiumi.

Io propongo di cercare, almeno,

di ottenere questo sale dagli scarichi
industriali di acque saline,

per evitare che finisca nei nostri fiumi.

Sarebbe meglio usare, sulle strade,
il sale di recupero,

così, al disgelo primaverile,

i fiumi potrebbero essere
meno esposti ai danni causati

dalla sostanza altamente salina
che si riversa nelle loro acque.

In qualità di chimica,

ciò che mi entusiasma di più
è l'idea di introdurre

questo utilizzo circolare del sale
nell'industria chimica.

L'industria dei cloro-alcali
sarebbe perfetta per farlo.

Questa industria ci fornisce
resine ipossodiche,

uretani, solventi

e molti prodotti utili di uso quotidiano.

Alla base di questa produzione
si trova il cloruro di sodio.

L'idea è --

anzi, prima diamo un'occhiata
all'economia lineare.

In un'economia lineare,
il sale viene estratto da una miniera,

subisce il processo dei cloro-alcali

e diventa una sostanza chimica di base

che può poi essere convertita
in un prodotto nuovo

o maggiormente funzionale.

Questa lavorazione, però,

spesso genera sale di scarto

che finisce nelle acque
di scarico industriale.

L'idea è di introdurre circolarità.

Possiamo recuperare acqua e sale
delle acque di scarico industriale

provenienti dalle fabbriche

per utilizzarli nuovamente all'inizio
delle lavorazioni dei cloro-alcali.

Sale circolare.

Che impatto avrebbe tutto ciò?

Facciamo un esempio.

Il 50 per cento della produzione mondiale
di ossido di propilene

avviene grazie
al processo cloro-soda.

Parliamo di cinque milioni di tonnellate
di ossido di propilene

ogni anno, a livello globale.

Cinque milioni di tonnellate di sale
estratte dalla terra

trasformate in ossido di propilene
dal processo cloro-soda

che a sua volta riversa

cinque milioni di tonnellate di sale
nelle acque reflue industriali.

Cinque milioni di tonnellate

potrebbero riempire l'equivalente
di tre Empire State Building

ogni anno.

Capite allora come il sale circolare

possa proteggere i nostri fiumi
da questo eccessivo scarico di sale.

Forse vi state chiedendo:

"Se queste membrane sono ormai
disponibili da anni,

perché non viene praticato il riciclo
delle acque di scarico?"

Il fatto è

che ha un costo.

Inoltre,

in queste regioni all'acqua
non viene dato il giusto valore.

Fino a quando non è troppo tardi.

Se non cominceremo a prevedere
politiche di tutela delle acque dolci,

andremo incontro a conseguenze gravi.

Chiedete a uno dei maggiori produttori
di sostanze chimiche,

che lo scorso anno ha subito un danno
di 280 milioni di dollari

a causa del basso livello delle acque
del fiume Reno in Germania.

Oppure chiedete agli abitanti
di Città del Capo, in Sudafrica,

dove una siccità di anni ha talmente
prosciugato le riserve di acqua

da rendere necessaria la richiesta
di non tirare lo sciacquone.

Come avete visto,

ci sono soluzioni grazie alle membrane

che possono fornire acqua pura

e fornire sale puro

grazie all'utilizzo di queste due membrane

che ci possono aiutare a proteggere
i nostri fiumi per le generazioni future.

Grazie.

(Applausi)