Uma economia circular para o sal, que mantém os rios limpos

Durante o inverno de 2018-2019, um milhão de toneladas de sal foram usadas apenas nas estradas geladas do estado da Pensilvânia. O sal de usos industriais como esse geralmente acaba em rios de água doce, tornando a água não potável e contribuindo para uma crescente crise global. Como podemos proteger melhor esses preciosos recursos naturais? A físico-química orgânica Tina Arrowood compartilha um plano de três etapas para manter o sal fora dos rios, e criar uma economia circular de sal que transforme subprodutos industriais em recursos valiosos.

Crescendo no norte de Wisconsin,

desenvolvi naturalmente
uma conexão com o Rio Mississippi.

Quando era pequena,

minha irmã e eu competíamos
para ver quem soletrava

"M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i" mais rápido.

Durante o ensino fundamental,

aprendi sobre os primeiros
exploradores e suas expedições,

Marquette e Joliet, e como usaram
os Grandes Lagos e o Rio Mississippi

e seus afluentes
para descobrir o Centro-Oeste

e mapear uma rota comercial
para o Golfo do México.

Na faculdade,

tinha a sorte de ver o Rio Mississippi

pela janela do meu laboratório de pesquisa

na Universidade de Minnesota.

Durante esse período de cinco anos,
conheci o Rio Mississippi.

Eu conheci sua natureza temperamental,

onde inundava as margens em um momento

e, logo em seguida,

dava para ver suas costas secas.

Hoje, como físico-química orgânica,

estou comprometida em usar meu treinamento

para ajudar a proteger rios,
como o Mississippi,

do excesso de sal que pode
advir da atividade humana.

Porque o sal pode contaminar
os rios de água doce.

Eles têm níveis de sal de apenas 0,05%.

E a este nível, a ingestão é segura.

Mas a maioria da água em nosso planeta
está localizada em nossos oceanos

e eles têm um nível
de salinidade superior a 3%.

Se alguém a ingerisse,
ficaria doente muito rápido.

Então, se quisermos comparar
o volume relativo de água do oceano

ao da água de rio que há no nosso planeta;

e digamos que conseguimos
colocar a água do oceano

em uma piscina olímpica;

então a água de rio do planeta
caberia num jarro de 3,7 litros.

Podem ver que é um recurso precioso.

Mas, nós o tratamos como tal?

Ou o tratamos como aquele velho tapete

que colocamos na porta na frente
e usamos para limpar nossos pés?

Tratar os rios assim
tem consequências graves.

Vamos dar uma olhada.

Vejamos o que apenas uma colher
de chá de sal pode fazer:

se a adicionarmos

a esta piscina olímpica com água do mar,

a água permanecerá a mesma.

Mas se adicionamos a mesma quantidade

a este jarro de 3,7 litros de água do rio,

de repente, ela se torna
salgada demais para beber.

Então, o ponto aqui é,

como o volume dos rios é pequeno
comparado ao dos oceanos,

eles são especialmente
vulneráveis à atividade humana

e precisamos protegê-los com cuidado.

Recentemente, pesquisei na literatura

estudando a saúde dos rios no mundo todo.

Eu imaginava ver rios doentes

em regiões de escassez de água
e forte desenvolvimento industrial.

E vi isso no norte da China e na Índia.

Mas me surpreendi lendo um artigo de 2018

que dizia que havia 232 locais
de amostragem de rios

em todos os Estados Unidos.

E desses lugares,

37% com níveis crescentes de salinidade.

O que foi mais surpreendente

é que aqueles com os maiores aumentos

foram encontrados na parte leste
dos Estados Unidos,

e não no árido sudoeste.

Os autores deste artigo postulam

que isso pode ser devido ao uso
de sal para descongelar estradas.

Potencialmente, outra fonte deste sal

viria de águas residuais
industriais salgadas.

Como vocês veem, atividades humanas
podem converter nossos rios de água doce

em água similar a dos nossos oceanos.

Precisamos agir e fazer algo
antes que seja tarde demais.

E eu tenho uma proposta.

Podemos usar um mecanismo
de defesa do rio em três etapas,

e se os usuários
de água industrial o adotarem,

deixaremos nossos rios
numa situação muito mais segura.

Isso envolve, número um:

extrair menos água dos nossos rios

implementando operações de reciclagem
e reutilização de água.

Número dois:

precisamos tirar o sal dessas águas
residuais industriais salgadas,

recuperá-lo e reutilizá-lo em outros fins.

E número três: precisamos fazer
com que os consumidores de sal,

que atualmente o extraem das minas,

passem a consumir o sal
de fontes de sal reciclado.

Esse mecanismo de defesa
em três etapas já está em ação.

É isso que o norte da China
e a Índia estão implementando

para ajudar a reabilitar os rios.

Mas a proposta aqui

é usar esse mecanismo de defesa
para proteger nossos rios

e não precisarmos reabilitá-los.

A boa notícia é que temos
tecnologia para fazer isso,

usando membranas,

que podem separar sal e água.

Elas existem há vários anos

e são feitas com materiais poliméricos
que se separam com base no tamanho

ou na carga.

As membranas usadas pra separar sal e água

os separam normalmente com base na carga.

São carregadas negativamente

e ajudam a repelir os íons cloreto
com carga negativa

presentes nesse sal dissolvido.

Então, como eu disse,
essas membranas existem há vários anos

e, atualmente, purificam 25 milhões
de galões de água a cada minuto.

Até mais que isso, na verdade.

Mas elas podem fazer mais.

Essas membranas são baseadas
no princípio da osmose reversa.

Osmose é o processo natural
que acontece em nosso corpo,

é como nossas células funcionam.

E nela temos duas câmaras

que separam dois níveis
de concentração de sal.

Um com baixa concentração de sal

e outro com alta.

E separando as duas câmaras
está a membrana semipermeável.

Sob o processo de osmose natural,

a água transporta naturalmente
através dessa membrana

da área de baixa concentração de sal

para a de alta,

até que um equilíbrio seja alcançado.

A osmose reversa é o inverso
deste processo natural.

E, para alcançar essa reversão,

aplicamos uma pressão
no lado de alta concentração,

dirigindo a água na direção oposta.

Assim o lado de alta concentração
se torna mais salgado,

mais concentrado,

e o de baixa concentração
se torna água purificada.

Então, usando osmose reversa,
podemos converter um efluente industrial

em até 95% em água pura,

deixando apenas 5%
desta mistura salgada concentrada.

Os 5% dessa mistura não é desperdiçado.

Então, os cientistas também
desenvolveram membranas

modificadas para permitir
a passagem de alguns sais

e não de outros.

Usando essas membranas,

comumente referidas como de nanofiltração,

esta solução salgada concentrada de 5%

pode ser convertida em sal purificado.

Então, no total, usando osmose reversa
e membranas de nanofiltração,

convertemos águas residuais industriais

em um recurso de água e sal.

E ao fazermos isso,

realizamos as etapas um e dois
desse mecanismo de defesa do rio.

Apresentei isso a vários
usuários de água industrial

e a resposta comum é:

"Sim, mas quem vai usar meu sal?"

É por isso que a etapa
número três é tão importante.

Precisamos fazer com que pessoas
que usam sal de minas

tornem-se consumidores de sal reciclado.

Então, quem são esses consumidores?

Bem, em 2018 nos Estados Unidos,

descobri que 43% do sal consumido

foi usado para degelo de sal nas estradas.

E 39% pela indústria química.

Analisemos essas duas aplicações.

Fiquei chocada!

Na temporada de inverno 2018-2019,

um milhão de toneladas de sal

foram usadas nas estradas
no estado da Pensilvânia.

É quantidade suficiente

para preencher dois terços
do prédio Empire State.

Um milhão de toneladas
de sal extraído da terra,

usados em nossas estradas

e depois carregados no meio ambiente
até os nossos rios.

Portanto, a proposta aqui é
que poderíamos pelo menos

extrair esse sal de uma água
residual industrial salgada,

impedir que ele entre em nossos rios

e usá-lo em nossas estradas.

Quando ocorrer o derretimento na primavera

e houver o escoamento de alta salinidade,

os rios estarão em uma posição melhor

para se defenderem disso.

Como química,

a oportunidade que mais me empolga

é o conceito de introdução
de sal circular na indústria química.

A indústria de cloro-álcali é perfeita.

É a fonte de epóxis,

de uretanos e solventes

e produtos úteis usados no dia a dia.

E usa sal de cloreto de sódio
como principal alimentação.

A ideia aqui é...

antes de tudo, vamos
analisar a economia linear.

Na economia linear,
o sal é adquirido de uma mina,

passa pelo processo de cloro-álcali,

é transformado num produto químico básico

que pode ser convertido
em outro novo produto

ou um mais funcional.

Mas durante esse processo de conversão,

muitas vezes o sal é
regenerado como subproduto

e acaba nas águas residuais industriais.

A ideia é poder introduzir circularidade,

reciclar a água e o sal desses fluxos
de águas residuais industriais,

das fábricas,

e enviá-lo para a parte frontal
do processo de cloro-álcali.

Sal circular.

Então, qual o impacto disso?

Bem, vamos pegar um exemplo.

Da produção mundial
de óxido de propileno,

50% é feito pelo processo de cloro-álcali.

De um total de cerca de 5 milhões
de toneladas de óxido de propileno

anualmente, produzido globalmente.

São 5 milhões de toneladas
de sal extraído da terra,

convertidos pelo processo de cloro-álcali
em óxido de propileno,

e depois durante esse processo,

5 milhões de toneladas de sal que acabam
em correntes de águas residuais.

Essa quantidade toda

é sal suficiente para encher
três prédios Empire State.

E isso é anualmente.

Podem ver como o sal circular
pode fornecer uma barreira

aos nossos rios desta descarga
salgada excessiva.

Podem se perguntar:

"Essas membranas existem há vários anos,

por que as pessoas não implementam
a reutilização de águas residuais?"

O ponto principal é que
fica caro implementá-la.

E em segundo lugar,

a água nessas regiões é subvalorizada.

Até que seja tarde demais.

Se não planejarmos
a sustentabilidade da água doce,

haverá algumas consequências graves.

Perguntem a um dos maiores fabricantes
de produtos químicos do mundo,

que sofreu no ano passado
um golpe de US$ 280 milhões

devido aos baixos níveis
do Rio Reno na Alemanha.

Podem perguntar aos moradores
da Cidade do Cabo, África do Sul,

que viveram uma seca das reservas de água

e, em seguida, foram solicitados
a não dar a descarga no banheiro.

Então como podem ver,

temos soluções aqui, com membranas,

com as quais podemos fornecer água pura,

fornecer sal puro,

usando ambas as membranas

para ajudar a proteger nossos rios
para as gerações futuras.

Obrigada.

(Aplausos)