透過鹽循環經濟,保持河流乾淨
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0:01 - 0:03我在威斯康辛北部長大,
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0:03 - 0:07很自然和密西西比河
發展出了一種連結。 -
0:07 - 0:08我小時候,
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0:08 - 0:13我和我姐姐會比賽誰能先拼出
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0:13 - 0:16「M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i
(密西西比)」。 -
0:17 - 0:19我讀小學時,
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0:19 - 0:23我學到了早期的探險家
以及他們的探險, -
0:23 - 0:27馬凱特和喬利埃特,以及他們
如何透用五大湖及密西西比河 -
0:27 - 0:30和它的支流,來發現美國中西部,
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0:30 - 0:34並將到墨西哥灣的
貿易路線畫成地圖。 -
0:34 - 0:36在讀研究所時,
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0:36 - 0:38我很幸運,密西西比河
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0:38 - 0:41就在我的研究實驗室窗外,
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0:41 - 0:43那是在明尼蘇達大學。
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0:44 - 0:47在那五年期間,我有機會
認識了密西西比河。 -
0:47 - 0:50我了解了它的無常特質,
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0:50 - 0:53可能這一刻它會將河岸淹沒,
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0:53 - 0:55沒多久之後,
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0:55 - 0:57你又能看見乾燥的河岸線。
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0:58 - 1:01現今,身為物理有機化學家,
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1:01 - 1:03我致力於發揮我的訓練
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1:03 - 1:06來協助保護河流,像密西西比河,
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1:06 - 1:10避免因為人類活動造成
河流的鹽份過高。 -
1:10 - 1:12因為,
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1:12 - 1:16鹽有可能會污染淡水河流。
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1:16 - 1:22淡水河流的鹽份含量只有 0.05%。
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1:23 - 1:26鹽份在這個範圍內的水
可以安心飲用。 -
1:26 - 1:30但地球上大部分的水在海洋裡,
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1:30 - 1:34海洋的鹽度超過 3%。
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1:34 - 1:38如果飲用海水,你很快就會生病。
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1:38 - 1:43所以,若要將地球上的海洋水量
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1:43 - 1:46和河流水量來做相對比較,
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1:46 - 1:49假設我們能把海洋的水放到
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1:49 - 1:52奧運標準尺寸的游泳池裡,
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1:52 - 1:57那麼地球上的河流水量
就可以放入一加侖的罐子中。 -
1:57 - 2:00不難理解,河水是很珍貴的資源。
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2:00 - 2:03但我們有把它們當作
珍貴的資源來對待嗎? -
2:03 - 2:05或者,我們對待它們的方式,
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2:05 - 2:09就像對待舖在大門口
用來擦拭腳下塵土的老地毯? -
2:09 - 2:13把河流當作老地毯來對待,
會有嚴重的後果。 -
2:13 - 2:15咱們來看看。
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2:15 - 2:19咱們來看看一茶匙的鹽巴
會有什麼影響。 -
2:20 - 2:23如果我們在一個奧運
標準尺寸的游泳池裝滿海水, -
2:23 - 2:25再加進一茶匙的鹽巴,
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2:25 - 2:28海水還是海水。
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2:28 - 2:30但如果我們把同樣一茶匙的鹽巴
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2:31 - 2:33加到裝滿河流淡水的
一加侖罐子中, -
2:33 - 2:37突然,整罐水就變得
太鹹而無法飲用了。 -
2:37 - 2:39這裡的重點是,因為
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2:39 - 2:44相對於海洋,河流的水量太少了,
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2:44 - 2:47河流很容易受到人類活動影響,
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2:47 - 2:49我們必須要照顧、保護河流。
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2:50 - 2:52最近,我調查文獻以
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2:53 - 2:56了解全世界各地河流的健康。
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2:56 - 2:59我完全預期會在水源稀少
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2:59 - 3:04和重度工業開發的區域
看到生病的河流。 -
3:04 - 3:07我的確在中國北部和印度看到了。
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3:08 - 3:12但讓我意外的是,
我讀到一篇 2018 年的文章, -
3:12 - 3:16文中提到,在全美國有
232 個河流抽樣站點。 -
3:16 - 3:19在美國各地對河流抽樣。
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3:19 - 3:21在那些站點中,
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3:21 - 3:25有 37% 發現鹽度上升。
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3:25 - 3:27更讓人驚訝的是,
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3:27 - 3:30鹽度增加最多的站點
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3:30 - 3:33是在美國東部,
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3:33 - 3:35而不是乾旱的西南部。
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3:35 - 3:38這篇文章的作者推測
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3:38 - 3:43原因可能是當地使用鹽
來避免道路結冰。 -
3:44 - 3:46這些鹽份的另一個可能來源
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3:46 - 3:50是含鹽的工業廢水。
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3:50 - 3:55如各位所見,人類活動
可以將淡水河流轉變成 -
3:55 - 3:58更像是海水的水。
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3:58 - 4:01我們必須要在太遲之前採取行動。
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4:02 - 4:04我有一個提議。
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4:05 - 4:09我們可以採用一個
三步驟的河流防禦機制, -
4:09 - 4:14如果工業水的使用者
能採用這種防禦機制, -
4:14 - 4:19我們就能讓河流更安全。
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4:19 - 4:21這機制的內容包括,第一,
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4:21 - 4:25導入水回收和再利用的做法,
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4:25 - 4:28來減少從河流取水。
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4:28 - 4:30第二,
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4:30 - 4:34我們必須要鹽份
從工業廢水中取出, -
4:34 - 4:38把取出的鹽份再利用至其他地方。
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4:38 - 4:40第三,我們得要將目前
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4:40 - 4:45使用礦鹽的消費者轉變成
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4:45 - 4:49使用回收鹽的消費者。
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4:50 - 4:53這個三步驟的防禦機制
已經在進行中了。 -
4:53 - 4:56北中國和印度正是採用這個機制
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4:56 - 4:59來協助河流恢復原狀。
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4:59 - 5:01但,我提出的提議
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5:01 - 5:05是要用這個防禦機制
來保護我們的河流, -
5:05 - 5:08讓我們根本不用將河流恢復原狀。
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5:08 - 5:12好消息是,我們有技術
可以做到這一點。 -
5:12 - 5:13這項技術是用薄膜。
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5:14 - 5:17可以把鹽和水分離的薄膜。
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5:18 - 5:21薄膜在很多年前就有了,
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5:21 - 5:26採用的是聚合材料,
依據體積來做分離, -
5:26 - 5:28也可以依據電荷來做分離。
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5:28 - 5:32用來將鹽和水分離的薄膜
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5:32 - 5:35通常是根據電荷來做分離的。
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5:35 - 5:38這些薄膜本身帶有負電,
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5:38 - 5:40能協助排斥溶解的鹽中
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5:40 - 5:43帶負電的氯離子。
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5:44 - 5:48我剛才說過,這些薄膜
在幾年前就有了, -
5:48 - 5:50目前,
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5:50 - 5:55它們每分鐘能淨化
兩千五百萬加侖的水。 -
5:55 - 5:57實際上甚至還更多。
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5:58 - 6:00但它們能做的不只如此。
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6:00 - 6:05這些薄膜是以逆滲透原理為基礎。
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6:05 - 6:10滲透是我們身體中
會發生的自然過程—— -
6:10 - 6:12和我們細胞的運作有關。
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6:12 - 6:16滲透作用就是有兩個不同的空間,
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6:16 - 6:19將兩種不同鹽份濃度給區別開來。
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6:19 - 6:21一邊是低鹽份濃度,
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6:21 - 6:24另一邊是高鹽份濃度。
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6:24 - 6:28將兩個空間隔開的是
一片半透性的薄膜。 -
6:28 - 6:30在自然的滲透過程中,
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6:30 - 6:34水會很自然地通過那片薄膜,
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6:34 - 6:39從低鹽份濃度的地方
到高鹽份濃度的地方, -
6:39 - 6:42直到兩邊的濃度達到平衡。
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6:42 - 6:46逆滲透作用則是逆轉這個自然過程。
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6:46 - 6:48為了達成逆轉,
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6:48 - 6:53我們要做的是施加壓力給
高鹽份濃度的那一邊, -
6:53 - 6:57這麼做就能讓水
往相反的方向行進。 -
6:57 - 7:01高鹽份濃度的那一邊,
鹽份會變得更高, -
7:01 - 7:02濃度更高,
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7:02 - 7:06而低鹽份濃度的那一邊
就變成了淨化的水。 -
7:06 - 7:10利用逆滲透,我們可以
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7:10 - 7:16把 95% 的工業廢水轉換成純水,
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7:16 - 7:20只留下 5% 高鹽份濃度的混合物。
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7:21 - 7:26這 5% 高鹽份濃度的
混合物並不是廢物。 -
7:26 - 7:30科學家也開發出一些
改造過的薄膜, -
7:30 - 7:33讓某些鹽可以通過,
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7:33 - 7:35但其他的鹽不行。
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7:35 - 7:36用這種薄膜,
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7:36 - 7:39也就是一般所謂的奈米過濾膜,
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7:39 - 7:43這 5% 的高鹽份濃度溶液
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7:43 - 7:46就能被轉換成純化的鹽溶液。
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7:47 - 7:52所以,總的來說,
有逆滲透作用和奈米過濾膜, -
7:52 - 7:54我們就能把工業廢水轉換
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7:54 - 7:58成為水和鹽的資源。
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7:59 - 8:00這麼做,
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8:00 - 8:05就能達成這個河流防禦機制的
第一和第二根支柱。 -
8:06 - 8:10我曾向一些工業用水使用者
介紹過這個機制, -
8:10 - 8:13通常得到的反應是:
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8:13 - 8:16「好,但,誰會要用我的鹽?」
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8:16 - 8:19這就是為什麼
第三根支柱這麼重要。 -
8:19 - 8:23我們必須要將使用
礦鹽的消費者轉型 -
8:23 - 8:26成為使用回收鹽的消費者。
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8:26 - 8:29所以,誰是這些鹽的消費者?
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8:29 - 8:312018 年,在美國,
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8:31 - 8:36我發現美國消費的鹽當中有 43%
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8:36 - 8:40是用在防止道路結冰的用途上。
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8:40 - 8:4439% 是化學業在使用。
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8:44 - 8:46所以,咱們來談談這兩種應用。
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8:47 - 8:49我很震驚。
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8:50 - 8:532018 年到 2019 年的冬季,
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8:53 - 8:56一百萬噸的鹽
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8:56 - 9:01被用在賓州的道路上。
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9:01 - 9:03一百萬噸的鹽足以
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9:03 - 9:06裝滿帝國大廈的三分之二。
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9:07 - 9:11也就是從地球開採出了
一百萬噸的鹽, -
9:11 - 9:13用在我們的道路上,
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9:13 - 9:17接著這些鹽就被沖刷掉,
進入我們的環境和河流。 -
9:18 - 9:21所以我的提議是,我們至少可以
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9:21 - 9:25從含鹽的工業廢水中取得那些鹽,
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9:25 - 9:27避免這些鹽進入我們的河流,
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9:27 - 9:30把它們用在我們的道路上。
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9:30 - 9:33至少,在春季開始融冰時,
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9:33 - 9:36出現高鹽度逕流時,
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9:36 - 9:38至少河流的狀況還會
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9:38 - 9:41比較有抵禦的能力。
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9:42 - 9:44身為化學家,
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9:44 - 9:48比較會讓我興奮的機會,
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9:48 - 9:52是把循環鹽導入
化學產業的這個概念。 -
9:53 - 9:57氯鹼業是個完美的對象。
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9:58 - 10:01氯鹼業是環氧樹脂的來源,
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10:02 - 10:04也是氨基鉀酸酯、溶劑,
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10:04 - 10:08以及我們日常生活中
許多實用產品的來源。 -
10:09 - 10:13該產業使用氯化鈉鹽
當作它的主要進料。 -
10:14 - 10:16所以,這裡的想法是,
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10:16 - 10:19首先,咱們先來談談線性經濟。
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10:19 - 10:22在線性經濟中,鹽的來源是鹽礦,
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10:22 - 10:24它們會經過氯鹼過程,
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10:24 - 10:26被製成基本的化學製品,
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10:26 - 10:29這些化學製品能被
轉換成其他新產品, -
10:29 - 10:31或者更有功能性的產品。
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10:31 - 10:34但在轉換的過程中,
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10:34 - 10:38通常,都會重新生成鹽,
可算是副產品, -
10:38 - 10:41這些鹽最後會進入工業廢水中。
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10:41 - 10:46所以,我的想法是導入循環,
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10:47 - 10:50我們可以從工業廢水當中、
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10:50 - 10:53從工廠回收水和鹽,
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10:53 - 10:57再把它們送到氯鹼過程的前端。
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10:58 - 11:00循環鹽。
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11:00 - 11:02這會有多大的影響?
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11:02 - 11:05咱們用一個例子來說明。
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11:05 - 11:08全世界生產出的環氧丙烷,有 50%
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11:08 - 11:11是透過氯鹼過程製造出來的。
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11:11 - 11:15也就是全球每年總共
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11:15 - 11:19約五百萬噸的環氧丙烷。
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11:20 - 11:24也就是從地球開採出
五百萬噸的鹽, -
11:24 - 11:28透過氯鹼過程轉換成環氧丙烷,
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11:28 - 11:30接著,在那過程中,
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11:30 - 11:34五百萬噸的鹽最後
會進入到廢水中。 -
11:35 - 11:40五百萬噸的鹽可以
裝滿三棟帝國大廈。 -
11:40 - 11:42那還只是一年的量。
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11:42 - 11:45這樣大家就可以了解,
為什麼循環鹽 -
11:45 - 11:52可以協助我們的河流
抵禦過多的鹽排放。 -
11:52 - 11:55各位可能會納悶:
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11:55 - 11:58「啊,很多年前就有這些薄膜了,
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11:58 - 12:02為什麼大家不去做廢水再利用?
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12:03 - 12:05嗯,基本上,
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12:05 - 12:08做廢水再利用是要花錢的。
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12:08 - 12:10第二,
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12:10 - 12:13在這些區域,水的價值被低估了。
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12:13 - 12:15直到太遲了。
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12:15 - 12:20如果我們不規劃淡水永續性,
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12:20 - 12:22將會有一些嚴重的後果。
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12:22 - 12:25你可以問世界上最大的化學製造商,
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12:25 - 12:30去年,他們因為德國
萊茵河水位過低, -
12:30 - 12:33受到了兩億八千萬美金的衝擊。
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12:34 - 12:38你可以問南非開普敦的居民,
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12:38 - 12:42他們遇到一年比一年嚴重的乾旱,
讓儲存的水被用盡, -
12:42 - 12:45接著被要求不可以沖馬桶。
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12:46 - 12:48所以,各位能了解,
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12:48 - 12:51我們有使用薄膜的解決方案,
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12:51 - 12:55用這個方案可以提供純水,
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12:55 - 12:57可以提供純鹽,
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12:57 - 12:59用這些薄膜,兩者都能提供,
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12:59 - 13:03為未來的世代保護我們的河流。
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13:03 - 13:04謝謝。
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13:04 - 13:07(掌聲)
- Title:
- 透過鹽循環經濟,保持河流乾淨
- Speaker:
- 蒂娜 艾洛伍德
- Description:
-
2018 年到 2019 年的冬天,光是在賓州,用在結冰道路上的鹽就有一百萬噸。像這樣拿來用在工業用途上的鹽,最終會進入到淡水河流中,讓水無法飲用,促成越來越嚴重的全球危機。我們要如何更好地保護這些珍貴的自然資源?物理有機化學家蒂娜 艾洛伍德分享了一項三步驟計畫,讓鹽不要進入河流,並創造出循環鹽經濟,將工業副產品轉成有價值的資源。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:19
Helen Chang approved Chinese, Traditional subtitles for A circular economy for salt that keeps rivers clean | ||
Helen Chang edited Chinese, Traditional subtitles for A circular economy for salt that keeps rivers clean | ||
Melody Tang accepted Chinese, Traditional subtitles for A circular economy for salt that keeps rivers clean | ||
Melody Tang edited Chinese, Traditional subtitles for A circular economy for salt that keeps rivers clean | ||
Melody Tang edited Chinese, Traditional subtitles for A circular economy for salt that keeps rivers clean | ||
Melody Tang edited Chinese, Traditional subtitles for A circular economy for salt that keeps rivers clean | ||
Melody Tang edited Chinese, Traditional subtitles for A circular economy for salt that keeps rivers clean | ||
Lilian Chiu edited Chinese, Traditional subtitles for A circular economy for salt that keeps rivers clean |