نشأت في شمال ونسكون
بالطبيعة ارتبطت بنهر المسيسبي.
عندما كنت صغيرة،
أنا و أختي كنا نتسابق في من يستطيع نطق
م-س-ي-س-ي-ب-ي أسرع.
عندما كنت في المدرسة الابتدائية،
تعلمت عن المستكشفين القدامى و رحلاتهم،
ماركيت و جوليت و كيف استخدموا البحيرات العظمى و نهر مسيسبي
وروافده لاكتشاف الغرب الأوسط
ولرسم خريطة طريق تجارة لخليج المكسيك.
في الدراسات العليا
كنت محظوظة أن يكون نهر المسيسبي
خارج نافذة مختبري للأبحاث
في جامعة مينيسوتا.
خلال خمس سنين استطعت أن أعرف نهر المسيسبي.
استطعت أن أعرف طبيعته المزاجية
وأين يغمر جداوله في لحظة واحدة
وبعد ذلك بقليل
وسترى كيف يجفف شواطئه.
اليوم، وكعالمة كيمياء بالفيزياء العضوية
أنا ملتزمة أن أستفيد من تدريبي
للمساعدة في حماية أنهار مثل المسيسبي
من الملح الزائد الناتج عن النشاط البشري.
لأنه كما تعلمون
الملح هو شيء يمكن أن يلوث أنهار المياه العذبة.
وأنهار المياه العذبة لديها فقط معدل ملوحة ل0.5%.
وعلى هذا المستوى، أنه من الآمن أن نشرب.
لكن معظم المياه في كوكبنا موجودة في شواطئنا
ومياه المحيطات لها مستوى ملوحة أكثر من 3%.
وإذا شربتم منها، فستمرضون بسرعة.
إذا قارنا الحجم النسبي لمياه المحيطات
بمياه الأنهار التي على كوكبنا
ولنقول أنه بإمكاننا أن نضع مياه المحيطات
في مسبح ذو حجم أولمبي
إذن مياه أنهار كوكبنا ستتسع في إبريق ذو غالون واحد.
إذن، يمكنكم ان تروها كمورد ثمين.
لكن هل نعاملها كمورد ثمين حقاً؟
أو نعاملها كالسجادة القديمة
الذي تضعونه أمام المدخل الأمامي و نمسح أقدامنا بها؟
التعامل مع الأنهار مثل سجادة قديمة يحمل عواقب وخيمة.
لنأخذ نظرة.
لنرى ماذا يمكن أن تفعله ملعقة ملح صغيرة .
إذا أضفنا ملعقة صغيرة من الملح
لهذا المسبح ذو الحجم الأكبر
فإن مياه المحيطات تبقى ماء محيطات.
لكن إذا أضفنا نفس تلك الملعقة لذلك
لهذا الإبريق الغالون الواحد من مياه النهر العذبة
فجأةً يصبح كثير الملوحة عند الشرب.
إذا الفكرة هنا هي
أن حجم الأنهار صغير جداً مقارنةً بالمحيطات
فهي معرضة للخطر من نشاطات البشر بشكل أكبر
ويجب عليما أن نحميها.
مؤخرا، قمت بمعاينة الأدب
لأنظر في صحة الأنهار حول العالم.
وكنت أتوقع أن أرى وضعا صعبا للأنهار
في المناطق لتي تعاني من ندرة في المياه وتطورا صناعيا كبيرا
ورأيت هذا في شمال الصين و في الهند.
لكنني تفاجأت عندما قرأت مقالا عام 2018
حيث أن هناك 232 منطقة لأخذ عينات الأنهار
مأخوذة حول الولايات المتحدة.
ومن هذه المناطق
37% منها كان لديه نسبة ملوحة زائدة.
والذي كان مفاجئاً أكثر
أن الذين كانوا الأكثر ارتفاعاً
هم في القسم الشرقي من الولايات المتحدة
وليس الجنوب الغربي الجاف.
من كتبوا هذه الورقة يفترضون
أن هذا يمكن أن يكون نتيجة استعمال الملح لمنع تزلج الشوارع.
من المحتمل أن مصدرا أخر لهذا الملح
يمكن أن يكون أتٍ من مياه الصرف الصناعية المالحة.
كما ترون، نشاطاتنا يمكن أن تحول مياه أنهارنا العذبة
إلى مياه تشبه مياه المحيطات.
إذن علينا أن نتصرف و نفعل شيئاً ما قبل فوات الأوان.
ولدي اقتراح.
نحن يمكننا أن نتبع آلية تتكون من ثلاث خطوات للدفاع عن الأنهار
وإذا مارس من يستعمل المياه الصناعية هذه الآلية الدفاعية
فيمكننا أن نضع أنهارنا في وضع أكثر أماناً.
هذا يتضمن، رقم واحد:
استخراج مياه أقل من الأنهار
من خلال تنفيذ عمليات إعادة تدوير المياه وإعادة استخدامها.
رقم اثنان:
علينا أن نأخذ الملح من مياه الصرف الصناعية المالحة
استعادتها، ثم إعادة استخدامها لأغراض أخرى.
ورقم ثلاثة، علينا أن نحول مستهلكي الملح
الذي يستخرج حالياً الملح من المناجم
إلى مستهلكين للملح المُستخرج من الأنهار.
آلية الدفاع الثلاثية الأجزاء هذه، يتم العمل بها فعلاً الآن.
هذا ما يتم تطبيقه في شمال الصين و الهند
للمساعدة على إعادة تأهيلها الأنهار.
لكن الاقتراح هنا هو
أن نستعمل هذه الآلية الدفاعية لكي نحمي أنهارنا
إذن كي لا نضطر لإعادة تأهيلها.
والأخبار الجيدة هي أننا نمتلك التكنولوجيا للقيام بذلك
وهي بالأغشية.
أغشية يمكنها أن تفرق بين الملح و الماء
الأغشية موجودة منذ عدة سنوات
وهي مبنية من مواد بوليميرية التي تفصل بشكل مبني على الحجم
أو بناءاً على الشحن.
الأغشية التي يتم استعمالها لفصل الملح والماء
عادة تفصل بواسطة الشحن.
وهذه الأغشية مشحونة سلبياً
وتساعد على التصدي لأيونات الكلوريد السلبية الشحن
التي هي في ذلك الملح المُذاب.
إذن، كما قلت، هذه الأغشية موجودة منذ عدة سنين
وحالياً، هم ينقون 25 مليون غالون من الماء في كل دقيقة.
حتى أكثر من ذلك في الحقيقة.
لكن يمكنهم أيضاً فعل المزيد.
وتستند هذه الأغشية على مبدأ التناضح العكسي.
التناضح هو عملية طبيعية تحدث في أجسامنا-
أي كيفية عمل الخلايا
والتناضح هو عندما يكون لديك غرفتان
تفصلان مستويين من تركز الملح
أحدهم لديه تركز ملح خافت
والآخر يمتلك تركزا عاليا للملح.
ويفصل بين الغرفتين غشاء شبه نافذ
وتحت ظروف التناضح الطبيعي
تتنقل المياه طبيعياً على ذلك الغشاء
من المنطقة قليلة تمركز الملح
للمنطقة التي لديها تمركز ملح عال.
حتى يصبح هناك حالة توازن.
الآن التناضح العكسي هو عكس هذه العملية.
وحتى نحصل على هذا الانعكاس
علينا تطبيق ضغط على الجانب ذي التركيز العالي
و بفعل هذا، نجعل المياه تتحرك للطرف الآخر
ويصبح هكذا الجانب ذو التركيز الأعلى أكثر ملوحةً
أكثر تركيزاً
والجانب الأقل تركيزاً يصبح مياه عذبة.
إذا باستعمال التناضح العكسي، يمكننا أخذ مياه نفايات صناعية
وتحويل ما يقارب 95% منها إلى مياه نقية
ويتبقى فقط ما يقارب 5% كمزيج مالح مركز.
الآن، هذه ال5% من المزيج المالح المركز
ليست نفاية.
إذا قام العلماء أيضاً بتطوير أغشية
التي هي معدلة لكي تسمح بمرور بعض الأملاح من خلالها
وليس العناصر الأخرى.
باستعمال هذه الأغشية
التي تسمى عادةً بأغشية الترشيح النانوي
الآن هذه ال5% من المزيج المالح المركز
يمكن أن يتحول إلى محلول ملح نقي.
إذن، بالنتيجة، باستخدام التناضح العكسي وأغشية الترشيح النانوي
يمكننا تحويل مياه نفايات صناعية
إلى مورد لكل من الماء والملح.
وبفعل هذا
نحقق النقطتين الرئيسيتين 1 و2 من آلية الدفاع عن الأنهار.
الآن، شرحت هذا الأمر لعدد من مستعملي المياه الصناعية.
والإجابة الشائعة هي
"حسناً، لكن من سيستعمل ملحي؟"
إذن لهذا السبب النقطة الرئيسية رقم ثلاثة مهمة
علينا أن نحول الذين يستعملون ملح المناجم
إلى مستهلكين للملح المعاد تدويره.
إذن من مستهلكو الملح هؤلاء؟
حسناً، في 2018 في الولايات المتحدة.
عرفت أن 43% من الملح المستهلك فيها
استعمل لأغراض فك الجليد عن الطرقات.
39% كان يُستعمل في مجال الكيمياء.
إذن، لننظر في هذين المجالين.
إذن لقد صُدمت.
في فصل الشتاء في 2018-2019
مليون طن من الملح
كان قد تم تطبيقه على الطرقات في ولاية بنسلفانيا.
مليون طن من الملح كافٍ
لملء ثلثي مبنى إمباير ستايت.
هذا مليون طن من الملح استخرج من الأرض
طبق على طرقاتنا
ثم تم مسحه على طبيعتنا ثم إلى أنهارنا.
إذن الاقتراح هنا هو أنه يمكننا على الأقل
الحصول على الملح من مياه صرف صناعية مالحة،
ونمنع من وصولها إلى أنهارنا.
والاستفادة منها لتطبيقها على شوارعنا.
إذن، على الأقل عندما يحصل الذوبان في وقت الربيع
ولديكم جريان مياه عالية الملوحة،
الأنهار على الأقل في وضعية أفضل
لتدافع عن نفسها ضد هذا.
الآن، كعالمة كيمياء
احتمال أن أكون متحمسة أكثر على
مبدأ تقديم ملح دائري في الصناعة الكيميائية.
وأن صناعة الكلور القلوي مثالية.
صناعة الكلور القلوي هي مصدر الايبوكسي،
إنها مصدر اليوريتان والمذيبات
والعديد من المنتجات المفيدة التي نستعملها في حياتنا اليومية
وتستعمل ملح كلوريد الصوديوم كمخزن رئيسي للتغذية.
إذن الفكرة هنا هي،
قبل كل شيء، لننظر في الاقتصاد الخطي.
في الاقتصاد الخطي، هم يأتون بالملح من المناجم،
ويمر بعد ذلك في عملية الكلور القلوي،
ليصبح مادة كيميائية بسيطة
الذي يمكن أيضاً أن يتم تحويله إلى منتج آخر جديد.
أو إلى منتج عملي أكثر.
لكن خلال عملية التحويل تلك
في كثير من الأحيان يتم تجديد الملح كمنتج ثانوي،
وينتهي به المطاف في مياه الصرف الصناعية.
إذن، الفكرة هي أنه يمكننا التعريف بعملية الدائرية،
ويمكننا إعادة تدور الملح والماء من مجاري الصرف الصناعي تلك
من المعامل
ويمكننا أن نرسلها إلى النهاية الأمامية من عملية الكلور القلوي.
ملح دائري.
ما مدى تأثير هذا؟
حسناً، لنأخذ مثالاً واحداً
50% من إنتاج العالم من أكسيد البروبيلين
يتم صنعه من خلال عملية الكلور القلوي
وهذا مجموع لما يقارب 5 مليون طن من أكسيد البروبلين
سنوياً حول العالم.
إذن هذا 5 مليون طن من الملح يستخرج من مناجم الأرض
يتحول من خلال عملية الكلور القلوي إلى أكسيد بروبلين
وثم خلال تلك العملية،
5 مليون طن من القمح من التي تنتهي في مجاري الصرف
إذن 5 مليون طن من الملح
كافية لملء3 مبان مثل إمباير ستايت.
وهذا على معدل سنوي.
إذن أصبحتم ترون كيف يمكن للملح المدور أن يوفر درعاً
لأنهارنا من تفريغ الأملاح المفرط.
إذن ربما قد تستغربون،
"أوه، يا إلهي، هذه الأغشية موجودة منذ عدة سنين،
إذا لماذا لا نقوم بتطبيق إعادة تدوير مياه الصرف؟"
حسناً، النقطة المهمة هنا،
أن تطبيق إعادة تدوير مياه الصرف يتطلب أموالاً.
وثانياً،
المياه في هذه المناطق قليلة القيمة .
قبل أن يفوت الأوان.
أنتم تعلمون، إذا لم نخطط لاستدامة المياه العذبة،
سيكون هناك بعض العواقب الوخيمة.
يمكنك فقط أن تسألون أحد أهم مصنعي المواد الكيميائية
والذي في السنة الماضية تلقى ضربة بما يقارب 280 مليون دولار
بسبب المستويات المنخفضة لنهر الراين في ألمانيا.
يمكنكم أن تسألوا السكان في كايب تاون، في جنوب أقريقيا
من الذين عانوا من جفاف لسنين على احتياطات الماء لديهم
وثم طلب منهم عدم مسح مراحيضهم.
إذن يمكنكم أن تروا
أن لدينا حلول هنا باستخدام الأغشية
حيث يمكننا توفير مياه نقية
يمكننا توفير ملح نقي
باستخدام هذه الأغشية، كلاً منهم
لنساعد على حماية أنهارنا من أجل أجيال المستقبل.
شكرا لكم.
(تصفيق)