Russian subtitles

← Чистые реки благодаря замкнутому циклу утилизации солевого стока

Get Embed Code
22 Languages

Showing Revision 14 created 06/07/2020 by Yulia Kallistratova.

  1. Детство в северном Висконсине
  2. сформировало у меня тесную связь
    с рекой Миссисипи.
  3. Когда я была маленькой,
  4. мы с сестрой частенько соревновались,
    кто быстрее произнесёт по буквам
  5. слово Миссисипи.
  6. В начальной школе
  7. я увлеклась первопроходцами,
    особенно экспедициями Жолье-Маркетт
  8. и тем, как они использовали
    Великие озера, реку Миссисипи
  9. и её притоки, чтобы открыть Средний Запад
  10. и нанести на карту торговый путь
    к Мексиканскому заливу.
  11. А в магистратуре
  12. мне повезло, что Миссисипи
  13. находилась за окном
    моей исследовательской лаборатории
  14. в Университете Миннесоты.
  15. На протяжении пяти лет я всё ближе
    знакомилась с Миссисипи.
  16. Я узнала о её неспокойном характере
  17. и местах, где она сначала
    затапливает свои берега,
  18. а вскоре после этого
  19. вода вновь возвращается в русло.
  20. Сегодня, занимаясь
    физической органической химией,

  21. я намерена использовать свои знания,
  22. чтобы помочь защитить Миссисипи,
    а также другие реки
  23. от возникающего по вине человека
    повышения уровня солёности.
  24. Потому что соль – это то, что способно
    загрязнять пресноводные реки.
  25. Ведь в пресноводных реках уровень
    солёности составляет всего 0,05 ‰.
  26. Такая вода пригодна для питья.
  27. Но большая часть воды на планете
    приходится на океаны,
  28. чей уровень солёности
    составляет более 3 ‰.
  29. Выпив её, вы очень скоро
    почувствуете недомогание.
  30. Если сравнить относительный объём воды
  31. в океане и в реках нашей планеты,
  32. то представьте заполненный морской
    водой 50-метровый бассейн,
  33. а вся речная вода поместится
    в канистру объёмом 3,79 л.

  34. Сразу видно, насколько это ценный ресурс.
  35. Но относимся ли мы к ней,
    как к ценному ресурсу?

  36. Или мы относимся к ней,
    как к старому ковру
  37. у входной двери, о который вытираем ноги?
  38. У отношения к рекам как к старому ковру
    есть серьёзные последствия.
  39. Смотрите сами.
  40. Посмотрим, на что способна всего
    одна чайная ложка соли.
  41. Если мы добавим одну чайную ложку соли
  42. в наш 50-метровый бассейн с солёной водой,
  43. океанская вода останется прежней.
  44. Но если мы добавим столько же соли
  45. в эту канистру с пресной водой,
  46. она вдруг он станет
    слишком соленой для питья.
  47. Суть в том,
  48. что объём рек настолько мал
    по сравнению с океанами,
  49. что они особенно уязвимы
    к деятельности человека,
  50. и мы должны защитить их.
  51. Недавно я начала изучать

  52. состояние рек во всём мире.
  53. Я ожидала увидеть грязные реки
  54. в регионах с дефицитом воды
    и промышленным производством.
  55. И я обнаружила это
    на севере Китая и Индии.
  56. Но я была удивлена,
    когда прочитала статью 2018 года
  57. о качестве воды в 232 пробах,
  58. взятых из рек США.
  59. Оказалось, что 37 % проб
  60. имели повышенный уровень солёности.
  61. Но более удивительно то,
  62. что реки с наибольшим процентом солёности
  63. находятся в восточной части США,
  64. а не на юго-западе.
  65. Авторы статьи считают,
  66. что это может быть связано
    с использованием соли в гололёд.
  67. Другим возможным источником загрязнения
  68. могли стать промышленные сточные воды.
  69. Получается, наша деятельность
    может превратить пресную речную воду

  70. в солёную, как в океане.
  71. Нам нужно что-то с этим делать,
    пока не стало слишком поздно.
  72. И у меня есть решение.
  73. Можно использовать трёхступенчатую
    систему защиты рек,

  74. и если применить её на предприятиях,
  75. то они станут более безопасными для рек.
  76. Это включает, во-первых,
  77. извлечение меньшего количества воды из рек
  78. путём рециркуляции
    и повторного использования воды.
  79. Во-вторых,
  80. необходимо извлечь соль
    из солёных промышленных сточных вод,
  81. очистить её и использовать
    для других целей.
  82. В-третьих, перенаправить
    потребителей соли,
  83. добытой в шахтах,
  84. на использование соли
    из вторичных источников.
  85. Эта трёхступенчатая система уже работает.
  86. Северный Китай и Индия уже применяют её,
  87. чтобы очистить реки.
  88. Мы предлагаем использовать
  89. эту систему, чтобы уже сейчас
  90. предотвратить загрязнение рек.
  91. К счастью, у нас есть решение.
  92. Мембраны,
  93. способные фильтровать воду.

  94. Мембраны существуют уже несколько лет.
  95. Они созданы из полимерных материалов
  96. и различаются размерами и зарядами.
  97. Мембраны, используемые
    для отделения соли от воды,
  98. обычно работают за счёт разности зарядов.
  99. Отрицательно заряженные мембраны
  100. отталкивают отрицательно
    заряженные ионы хлора,
  101. которые находятся в солёной воде.
  102. Я уже сказала, эти мембраны
    применяют уже несколько лет,
  103. и каждую минуту они способны
    очищать 113,5 млн литров воды.
  104. На самом деле это не предел.
  105. Они способны на большее.
  106. Эти мембраны работают по принципу
    обратного осмоса (ОС).

  107. Осмос — естественный процесс,
    играющий важную роль в жизни человека.
  108. На клеточном уровне.
  109. Осмос — механизм разделения жидкости
  110. на две части с разной концентрацией соли.
  111. Одна с большей концентрацией,
  112. другая с меньшей.
  113. Части отделены друг от друга
    полупроницаемой мембраной.
  114. И в процессе прямого осмоса
  115. вода естественным образом
    проникает через эту мембрану
  116. из области низкой концентрации соли
  117. в область высокой концентрации соли,
  118. пока не будет достигнуто равновесие.
  119. Теперь рассмотрим обратный осмос.

  120. Чтобы изменить направление осмоса
  121. в части с высокой солёностью
    создаём давление
  122. и тем самым направляем воду
    в противоположную сторону.
  123. Часть с высокой концентрацией
    становится ещё более солёной
  124. и более концентрированной,
  125. а часть с низкой концентрацией
    становится очищенной водой.
  126. Используя обратный осмос,
    мы можем очистить
  127. промышленные сточные воды на 95 %,
    до уровня питьевой воды,
  128. оставив в ней всего 5 % солей.
  129. Эти 5% концентрированной солёной смеси
  130. не несут вреда.
  131. Учёные также разработали
    модифицированные мембраны,
  132. фильтрующие вредные соли
  133. и не только их.
  134. Используя эти мембраны,
  135. их называют нанофильтрационными
    мембранами,
  136. этот 5% концентрированный солевой раствор
  137. можно превратить
    в очищенный солевой раствор.
  138. В целом, используя мембраны
    обратного осмоса и нанофильтрацию,
  139. мы можем сделать
    промышленные сточные воды
  140. источником как воды, так и солей.
  141. И при этом
  142. пройти две ступени системы защиты рек.
  143. Я представила это исследование
    промышленным водопользователям,

  144. и все они ответили так:
  145. «Да, но кому понадобится наша соль?»
  146. Вот почему пункт номер три так важен.
  147. Нам нужно изменить людей,
    использующих каменную соль,
  148. в потребителей соли из вторсырья.
  149. Так кто же эти потребители соли?
  150. В 2018 году
  151. я обнаружила, что 43 % соли,
    потребляемой в США,
  152. использовалось на дорогах
    во время гололёда.
  153. А 39 % применялись
    в химической промышленности.
  154. Давайте взглянем на эти два факта.

  155. Я лично была в шоке.
  156. В зимний сезон 2018/2019 года
  157. на дорогах штата Пенсильвания
  158. был высыпан миллион тонн соли.
  159. Одного миллиона тонн соли достаточно,
  160. чтобы заполнить на 2/3
    Эмпайр Стейт Билдинг.
  161. Этот миллион тонн соли,
    которую мы добываем в шахтах
  162. и высыпаем на дорогах,
  163. загрязняет окружающую среду и реки.
  164. Моё предложение заключается в том,
    чтобы по крайней мере
  165. получать эту соль из сточных вод,
  166. предотвращая её попадание в реки,
  167. и использовать её на дорогах.
  168. Тогда по весне талая вода
    с высоким содержанием солей
  169. будет единственным,
  170. что попадёт в реки,
  171. предотвратив таким образом загрязнение.
  172. Теперь, работая химиком

  173. я лучше понимаю,
  174. как внедрить переработку соли
    в химическую промышленность.
  175. Для этого идеально подходит
    хлорно-щелочная промышленность.
  176. Это производство эпоксидных смол,
  177. уретанов и растворителей,
    а также множества продуктов,
  178. которыми мы пользуемся ежедневно.
  179. Основным сырьём этой промышленности
    является хлорид натрия, то есть соль.
  180. Идея заключается в том,
  181. что сначала следует обратить внимание
    на линейную экономику.
  182. В линейной экономике они
    добывают эту соль из шахт,

  183. которая обрабатывается хлором и щёлочью
  184. и превращается в продукт
    основного синтеза,
  185. на основе которого производят новый
  186. или более функциональный продукт.
  187. Но в процессе производства
  188. соль часто воспринимается
    как побочный продукт
  189. и попадает в промышленные сточные воды.
  190. Идея заключается в том,
    чтобы сделать производство безотходным
  191. и повторно использовать
    воду и соль из сточных вод
  192. химического предприятия,
  193. направить её в начало
    производственной цепочки.
  194. Циркуляция соли.
  195. Так насколько это эффективно?

  196. Давайте просто рассмотрим пример.
  197. 50 % пропиленоксида в мире
  198. производится с помощью
    хлорщелочной обработки.
  199. Это в общей сложности
    около 5 млн тонн пропиленоксида,
  200. произведённых во всём мире за год.
  201. А это 5 млн тонн соли,
    добываемой из-под земли
  202. и превращённой с помощью
    хлора и щёлочи в пропиленоксид,
  203. а во время этого процесса
  204. 5 млн тонн соли попадает в сточные воды.
  205. 5 млн тонн соли достаточно,
  206. чтобы заполнить три Эмпайр Стейт Билдинг.
  207. И это происходит ежегодно.
  208. Теперь вы видите, как циркуляция соли
    сможет обеспечить защиту
  209. наших рек от загрязнения солью.
  210. Вы зададитесь вопросом:

  211. «Чёрт возьми, эти мембраны
    существуют уже много лет,
  212. так почему люди не
    перерабатывают сточные воды?».
  213. Дело в том,
  214. что внедрение повторного использования —
    затратный процесс.
  215. Во-вторых,
  216. в этих регионах вода
    не является ценным ресурсом.
  217. Пока её хватает.
  218. Но знаете, если мы не планируем обеспечить
    будущие поколения пресной водой,
  219. это может привести
    к серьёзным последствиям.
  220. Можно спросить одного из крупнейших
    мировых производителей химикатов,
  221. убытки которого в прошлом году
    составили 280 млн $
  222. из-за низкого уровня реки Рейн в Германии.
  223. Спросите жителей Кейптауна
    в Южной Африке,
  224. которые из-за многолетней засухи
    исчерпали запасы пресной воды
  225. и которых просили
    спускать воду в туалетах.
  226. Как вы видите,

  227. у нас есть решение.
  228. Мембраны обеспечат чистую воду,
  229. чистую соль.
  230. Используя мембраны,
  231. мы сохраним наши реки
    для будущих поколений.
  232. Спасибо.

  233. (Аплодисменты)