Uma economia circular para o sal que mantém os rios limpos

Durante o inverno de 2018-2019, utilizou-se um milhão de toneladas de sal para descongelar as estradas, apenas no estado da Pensilvânia. O sal para usos industriais como este acaba quase sempre nos rios de água doce, tornando a água imprópria para beber e contribuindo para uma crescente crise global. Como podemos proteger melhor este precioso recurso natural? Tina Arrowood, química física orgânica, fala de um plano de três passos para impedir o sal de acabar nos rios — e cria uma economia circular de sal que transforma os subprodutos industriais em recursos valiosos.

Como cresci no norte de Wisconsin,

estabeleci naturalmente uma ligação
com o Rio Mississippi.

Quando era miúda,

a minha irmã e eu competíamos
para ver quem conseguia soletrar

"M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i"
mais depressa.

Quando andava na escola primária,

descobri os primeiros exploradores
e as suas expedições, Marquette e Joliet

e como eles utilizaram
os Grandes Lagos e o Rio Mississippi

e os seus afluentes,
para descobrir o Midwest

e para traçar um caminho comercial
no mapa até ao Golfo do México.

Na faculdade, tive a sorte

de ter o Rio Mississippi

ao alcance da janela
do meu laboratório de investigação,

na Universidade de Minnesota.

Durante esse período de cinco anos,
fiquei a conhecer o Rio Mississippi.

Descobri a sua natureza temperamental,

as margens que ele inundava
em determinadas alturas

e, pouco tempo depois,

víamos as margens novamente secas.

Hoje, enquanto especialista
em química orgânica,

estou empenhada em usar a minha formação

para proteger os rios,
como o Mississippi,

do excesso de sal resultante
da atividade humana.

Porque, é preciso saber,

o sal é uma coisa que pode
contaminar os rios de água doce.

Os rios de água doce só têm
níveis de sal de 0,05%.

A este nível, podemos beber essa água.

Mas a maior parte da água
no nosso planeta está no oceano

e a água do oceano tem um nível
de salinidade de mais de 3%.

Se bebermos essa água,
adoecemos rapidamente.

Portanto, se compararmos
o volume relativo da água do oceano

com o da água dos rios
que existem no nosso planeta

— digamos que conseguimos
pôr a água do oceano

numa piscina de tamanho olímpico —

a água dos rios do planeta
caberiam num garrafão de 5 litros.

Como veem, é um recurso precioso.

Mas será que o tratamos
como um recurso precioso?

Ou será que o tratamos
como um tapete velho

que pomos na porta da rua
para limpar os pés?

Tratar os rios como um tapete velho
tem graves consequências.

Vejamos.

Vejamos o que uma simples
colher de chá de sal pode fazer.

Se juntarmos uma colher de chá de sal

a essa piscina olímpica
de água do oceano,

a água do oceano continua a ser
água do oceano.

Mas se juntarmos a mesma
colher de chá de sal

ao garrafão de cinco litros
de água doce dos rios,

de repente, ela fica
salgada demais para beber.

A questão é esta,

como o volume da água dos rios
é tão pequena,

em comparação com o oceano,

é muito mais vulnerável
à atividade humana

e precisamos de a proteger.

Recentemente, procurei na literatura

para ver qual a saúde dos rios
em todo o mundo.

Esperava encontrar
problemas de saúde nos rios

em regiões de escassez de água
e de forte desenvolvimento industrial.

Encontrei isso
no norte da China e na Índia.

Mas fiquei surpreendida
quando li num artigo de 2018,

que há 232 locais de rios-amostra

em todo o território dos EUA.

Nesses locais,

37% tinham exagerados
níveis de salinidade.

O que ainda é mais surpreendente

é que os que tinham maiores aumentos

encontravam-se na zona leste dos EUA

e não no árido sudoeste.

Segundo os autores desse artigo

isso pode dever-se ao uso do sal
para descongelar as estradas.

Possivelmente, outra origem deste sal

pode ser proveniente
de águas residuais industriais salgadas.

Como veem, as atividades humanas
podem transformar a água doce dos rios

em água mais parecida com a do oceano.

Precisamos de agir e fazer qualquer coisa
antes que seja tarde demais.

E eu tenho uma proposta.

Podemos arranjar um mecanismo
de defesa do rio em três fases.

Se os utilizadores de água industrial
utilizarem este mecanismo de defesa

podemos colocar os nossos rios
numa posição muito mais segura.

Isto envolve, número um,

extrair menos água dos rios,

implementando a reciclagem da água
e operações de reutilização.

Número dois,

precisamos de tirar o sal
das águas residuais industriais salgadas

e recuperá-lo e reutilizá-lo
para outros fins.

E, número três, precisamos de reconverter
os consumidores de sal

que atualmente extraem sal das minas

em consumidores de sal que extraiam
sal de origens recicladas de sal.

Este mecanismo de defesa
de três fases já está a funcionar.

Está a ser implementado
no norte da China e na Índia,

para ajudar a reabilitar os rios.

Mas a proposta aqui

é usar este mecanismo de defesa
para proteger os rios,

para não precisarmos de os reabilitar.

Felizmente, temos tecnologia
para fazer isto.

É através de membranas.

Membranas que podem separar
o sal da água.

Membranas que já existem
há uma série de anos

e que se baseiam em materiais poliméricos
que separam, com base no tamanho

ou que separam, com base na carga.

As membranas que se usam
para separar o sal da água

separam normalmente com base na carga.

Estas membranas têm uma carga negativa

e ajudam a repelir os iões de cloreto
com cargas negativas

que existem no sal dissolvido.

Assim, como já disse, essas membranas
já existem há uma série de anos

e, atualmente, estão a purificar
100 milhões de litros de água por minuto.

Até mesmo mais do que isso.

Mas podem fazer ainda mais.

Estas membranas baseiam-se
no princípio da osmose inversa.

A osmose é um processo natural
que ocorre no nosso corpo

— na forma como funcionam as células.

A osmose ocorre quando temos duas câmaras

que separam dois níveis
de concentração de sal.

Uma com baixa concentração de sal

e outra com alta concentração de sal.

Separando as duas câmaras
há uma membrana semipermeável.

E, segundo o processo natural da osmose,

a água atravessa naturalmente
essa membrana

da área de baixa concentração de sal

para a área de alta concentração de sal,

até se atingir um equilíbrio.

A osmose inversa é o contrário
deste processo natural.

Para conseguirmos esta inversão

temos de aplicar uma pressão
do lado da alta concentração

o que obriga a água
a passar na direção oposta.

Assim, a água do lado da alta concentração
torna-se ainda mais salgada

mais concentrada

e o lado da água de baixa concentração
passa a ser água purificada.

Usando a osmose inversa

podemos agarrar
em águas residuais industriais

e transformá-las em água pura a 95%,

deixando apenas 5%
nesta mistura com sal concentrado.

Estes 5% de mistura
com sal concentrado

não se perdem.

Os cientistas também
desenvolveram membranas

modificadas para permitir
a passagem de alguns sais

mas outros não.

Usando essas membranas,

a que se chamam habitualmente
membranas de nanofiltração,

estes 5% na solução salgada concentrada

podem ser transformados
numa solução de sal purificado.

No total, usando a osmose inversa,
e as membranas de nanofiltração,

podemos reconverter
as águas residuais industriais

em água e em sal.

Ao fazer isso,

estamos a cumprir os pilares
um e dois do mecanismo de defesa dos rios.

Apresentei isto a uma série
de utilizadores de águas industriais

e a resposta habitual é:

"Ok, mas quem é que vai usar o meu sal?"

É por isso que o pilar número três
é tão importante.

Precisamos de transformar
as pessoas que usam sal gema

em consumidores de sal reciclado.

Quem são esses consumidores de sal?

Eu vim a saber que, em 2018,

43% do sal consumido nos EUA

era usado para descongelar estradas.

e 39% era usado pela indústria química.

Analisemos estas duas aplicações.

Fiquei chocada.

Durante o inverno de 2018-2019,

aplicou-se um milhão
de toneladas de sal

nas estradas do estado da Pensilvânia.

Um milhão de toneladas de sal
é o suficiente para encher

dois terços do Empire State Building.

É um milhão de toneladas de sal
extraídas da terra,

aplicado nas nossas estradas

e depois despejado para o ambiente
e para os nossos rios.

A proposta aqui
é que podíamos, pelo menos,

ir buscar esse sal a águas residuais
salgadas industriais

e impedir que ele fosse parar aos rios

mas fosse usado
para aplicar nas estradas.

Pelo menos, quando o degelo
ocorre na primavera

e temos um escoamento
de alta salinidade,

os rios ficariam em melhor posição

para se defenderem contra isso.

No entanto, enquanto química,

a oportunidade que mais me entusiasma

é o conceito de introduzir
sal circular na indústria química.

A indústria cloro-alcalina é perfeita.

A indústria cloro-alcalina
é a origem dos epóxis,

é a origem dos uretanos e dos solventes

e de muitos outros produtos úteis
que usamos na vida quotidiana.

Na base desta produção
encontra-se o cloreto de sódio.

A ideia aqui é...

Mas, primeiro, vejamos
a economia linear.

Numa economia linear,
vão buscar sal gema,

que passa pelo processo
cloro-alcalino,

transforma-se num químico básico

que depois pode ser transformado
noutro produto novo

ou num produto mais funcional.

Mas, durante esse processo
de transformação,

muitas vezes, o sal é regenerado
como subproduto

e acaba nas águas residuais industriais.

A ideia é que podemos
introduzir a circularidade

e podemos reciclar a água e o sal,
a partir das águas residuais industriais,

a partir das fábricas

e podemos enviá-lo para a primeira linha
do processo cloro-alcalino.

Sal circular.

Qual é o impacto disto?

Vejamos um exemplo apenas.

50% da produção mundial
do óxido de propileno

faz-se através do processo cloro-alcalino.

Isto significa um total de cinco milhões
de toneladas de óxido de propileno

numa base anual, a nível mundial.

São cinco milhões de toneladas de sal
extraídos da terra,

transformados no processo cloro-alcalino
em óxido de propileno

e, durante esse processo,

cinco milhões de toneladas de sal
que acabam em águas residuais.

Cinco milhões de toneladas

é sal suficiente para encher
três Empire State Buildings.

Isto numa base anual,

Como veem, o sal circular
pode proporcionar uma barreira

aos nossos rios, contra esta
descarga excessiva de sal.

Podem estar a pensar:

"Meu Deus, essas membranas
já existem há uma série de anos.

"Então, porque é que as pessoas
não implementam

"a reutilização das águas residuais?"

O problema é que

custa dinheiro implementar
a reutilização das águas residuais.

Em segundo lugar,

a água, nessas regiões,
é pouco valorizada.

Até ser demasiado tarde.

Se não planearmos
a sustentabilidade da água doce,

haverá consequências muito graves.

Podem perguntar a um dos maiores
fabricantes químicos do mundo

que, no ano passado, teve um prejuízo
de 280 milhões de dólares,

devido aos baixos níveis
do Rio Reno, na Alemanha.

Podem perguntar aos residentes
da Cidade do Cabo, na África do Sul

que sofreram uma seca ano-a-ano
que esgotou as reservas de água

e tiveram de deixar
de usar os autoclismos.

Como veem,

temos soluções, com membranas

de modo a podermos obter água pura,

podermos obter sal puro,

utilizando estas membranas
— as duas coisas —

para proteger os rios
para as gerações futuras.

Obrigada.

(Aplausos)