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Charla «Una economía circular para la sal que mantiene limpios los ríos» de TED@DuPont en español.
Durante el invierno de 2018-2019, se usó un millón de toneladas de sal para descongelar carreteras en el estado de Pensilvania. La sal de uso industrial como esta a menudo termina en ríos de agua dulce, lo que hace que esa agua ya no sea potable y contribuye a una crisis global creciente. ¿Cómo podemos proteger mejor estos valiosos recursos naturales? La fisicoquímica orgánica Tina Arrowood comparte un plan de tres pasos para mantener la sal fuera de los ríos y crear una economía circular para la sal que convierta subproductos industriales en recursos valiosos.
- Autor/a de la charla: Tina Arrowood
- Fecha de grabación: 2019-09-12
- Fecha de publicación: 2019-10-16
- Duración de «Una economía circular para la sal que mantiene limpios los ríos»: 799 segundos
Traducción de «Una economía circular para la sal que mantiene limpios los ríos» en español.
Al crecer en el norte de Wisconsin, naturalmente desarrollé una conexión con el río Misisipi.
Cuando era pequeña, mi hermana y yo competíamos para ver quién podía deletrear «M-i-s-i-s-i-p-i» más rápido.
Cuando estaba en la escuela primaria, aprendí sobre los primeros exploradores y sus expediciones, Marquette y Joliet, y cómo usaron los Grandes Lagos, el río Misisipi y sus tributarios para descubrir el Medio Oeste y mapear una ruta comercial al golfo de México.
En la escuela de posgrado, tuve la suerte de poder ver el río Misisipi por la ventana de mi laboratorio de investigación en la Universidad de Minnesota.
Durante ese período de cinco años, llegué a conocer el río Misisipi.
Llegué a conocer su naturaleza temperamental y dónde sus orillas se inundarían en un momento determinado, y poco después se verían sus costas secas.
Hoy, como fisicoquímica orgánica, estoy comprometida a usar mi entrenamiento para ayudar a proteger ríos como el Misisipi del exceso de sal que proviene de la actividad humana.
Porque, saben, la sal puede contaminar los ríos de agua dulce.
Los ríos de agua dulce solo tienen niveles de sal de 0,05 %.
A este nivel es segura para el consumo.
Pero la mayor parte del agua en nuestro planeta se encuentra en océanos, y el agua del océano tiene un nivel de salinidad de más del 3 %.
Si bebieran eso, enfermarían muy rápido.
Entonces, si comparamos el volumen relativo del agua del océano con el agua de ríos que hay en el planeta…
Supongamos que somos capaces de poner el agua del océano en una piscina olímpica.
En ese caso, el agua de los ríos del planeta cabría en una jarra de casi 4 litros.
Pueden notar que se trata de un recurso muy valioso.
Pero ¿lo tratamos como un recurso valioso? ¿O más bien lo tratamos como a esa vieja alfombra que ponemos en la puerta de casa para limpiarnos los pies? Tratar a los ríos como una vieja alfombra tiene consecuencias graves.
Echemos un vistazo.
Veamos lo que una cucharadita de sal puede hacer.
Si agregamos una cucharadita de sal a esta piscina olímpica con agua de océano, el agua de océano permanece agua de océano.
Pero si añadimos esa misma cucharadita de sal a esta jarra de casi 4 litros de agua de río, de repente se vuelve demasiado salada para el consumo.
Lo importante de esto es que, como el volumen de los ríos es tan pequeño comparado con el de los océanos, los ríos son especialmente vulnerables a la actividad humana, y debemos protegerlos.
Recientemente, revisé la literatura para corroborar la salud de los ríos de distintas partes del mundo.
Y esperaba ver ríos en malas condiciones en regiones con escasez de agua y gran desarrollo industrial.
Eso fue lo que noté en el norte de China y en India.
Pero me sorprendí al leer un artículo de 2018 en que se tomaron como muestra 232 ríos en EE.
UU.
Y de esos ríos, el 37 % tenía niveles crecientes de salinidad.
Lo más sorprendente es que los que tienen mayores incrementos fueron encontrados al este de EE.
UU.
y no en el árido suroeste.
Los autores de este artículo proponen que esto podría deberse al uso de sal para descongelar las carreteras.
Potencialmente, otra fuente de esta sal podrían ser las aguas residuales industriales saladas.
Como pueden ver, las actividades humanas pueden convertir ríos de agua dulce en agua más parecida a la de los océanos.
Tenemos que actuar antes de que sea demasiado tarde.
Yo tengo una propuesta.
Podemos adoptar un mecanismo de defensa fluvial de tres pasos, y si los usuarios de aguas industriales practican este mecanismo de defensa, podremos salvaguardar nuestros ríos mucho más.
Esto implica, en primer lugar, extraer menos agua de los ríos al implementar el reciclaje de agua y operaciones de reúso.
Número dos: necesitamos extraer la sal de estas aguas residuales industriales, recuperarlas y reusarlas para otros propósitos.
Y número tres: necesitamos convertir a los consumidores de sal, que actualmente obtienen sal de las minas, en consumidores de sal que la obtengan de fuentes recicladas.
Este mecanismo de defensa de tres partes ya se está aplicando.
Esto es lo que están implementando en el norte de China y en India para rehabilitar los ríos.
Pero la propuesta aquí es usar este mecanismo de defensa para proteger nuestros ríos y no tener que rehabilitarlos.
La buena noticia es que ya tenemos la tecnología para hacerlo.
Es con membranas.
Las membranas pueden separar la sal del agua.
Las membranas han existido por varios años, y se basan en materiales poliméricos que separan de acuerdo con el tamaño o de acuerdo con la carga.
Las membranas usadas para separar la sal del agua típicamente separan de acuerdo con la carga.
Estas membranas tienen carga negativa y ayudan a repeler iones cloruro de carga negativa que se encuentran en la sal disuelta.
Como mencioné ya, estas membranas han existido por algunos años y actualmente purifican unos 94 millones de litros de agua por minuto.
En realidad, más que eso.
Pero pueden hacer más.
Estas membranas se basan en el principio de ósmosis inversa.
La ósmosis es un proceso natural que ocurre en nuestro organismo, se trata del funcionamiento de las células.
La ósmosis ocurre cuando en dos cámaras se separan dos niveles de concentración de sal.
Una tiene baja concentración de sal, y la otra tiene una alta concentración de sal.
Una membrana semipermeable separa estas dos cámaras.
Y según el proceso natural de ósmosis, lo que ocurre es que el agua naturalmente se transporta a través de la membrana del área de baja concentración de sal al área de alta concentración de sal, hasta alcanzar un equilibrio.
La ósmosis inversa es lo contrario al proceso natural.
Para lograr esta inversión, lo que hacemos es aplicar presión a la cámara con alta concentración y, al hacer esto, dirigimos al agua en dirección opuesta.
Y así, el lado de alta concentración se vuelve más salado, más concentrado, y el lado de baja concentración se convierte en agua purificada.
Al usar la ósmosis inversa podemos tomar agua residual industrial y convertir hasta el 95 % de ella en agua pura, dejando solo el 5 % como mezcla salada concentrada.
Ahora bien, este 5 % de mezcla salada concentrada no es un desperdicio.
Los científicos también han desarrollado membranas que fueron modificadas para permitir el paso de ciertas sales y no el de otras.
Usando estas membranas, que comúnmente se conocen como membranas de nanofiltración, este 5 % de solución salina concentrada puede convertirse en una solución salina purificada.
Así, usando la ósmosis inversa y las membranas de nanofiltración, podemos convertir el agua residual industrial en un recurso de agua y sal.
Y, al hacer esto, lograr los pilares uno y dos de este mecanismo de defensa fluvial.
He presentado esto a varios usuarios de agua industrial, y la respuesta común es: «Sí, pero ¿quién va a usar mi sal?».
Es por eso por lo que el pilar número tres es tan importante.
Necesitamos transformar a las personas que usan sal proveniente de minas en consumidores de sal reciclada.
¿Quiénes son estos consumidores de sal? En EE.
UU.
en 2018, descubrí que el 43 % de la sal consumida en el país se usó para descongelar carreteras.
El 39 % se usó en la industria química.
Echemos un vistazo a estas dos aplicaciones.
Estaba sorprendida.
En la temporada de invierno 2018-2019, un millón de toneladas de sal se usó en carreteras del estado de Pensilvania.
Un millón de toneladas de sal es suficiente para llenar dos tercios del Empire State Building.
Eso representa un millón de toneladas de sal extraída de la Tierra, usada en nuestras carreteras, y que luego se arroja al ambiente y a nuestros ríos.
La propuesta que presento es que al menos podríamos obtener esa agua residual industrial salada, evitar que acabe en los ríos y usar más bien esa sal para las carreteras.
Así cuando el derretimiento ocurra en la primavera y tengamos una escorrentía de alta salinidad, los ríos estén al menos en mejores condiciones para defenderse.
Ahora bien, como química, la oportunidad que me entusiasma más es el concepto de introducir sal circular a la industria química.
La industria del cloro-álcali es perfecta.
La industria del cloro-álcali es la fuente de epoxi, de los uretanos y solventes y muchos productos útiles que usamos en nuestra vida cotidiana.
Y utiliza el cloruro de sodio como su fuente de alimentación clave.
La idea es que, antes que nada, revisemos la economía lineal.
En una economía lineal, la sal de obtiene de minas, y atraviesa este proceso de cloro-álcali: se transforma en una sustancia química básica, que luego puede convertirse en otro producto nuevo, o en uno más funcional.
Pero durante el proceso de conversión, a menudo la sal se regenera como subproducto, y termina en las aguas residuales industriales.
Entonces, la idea es que podemos introducir circularidad y podemos reciclar el agua y la sal de esas corrientes de aguas residuales industriales de las fábricas, y podemos enviarla al inicio del proceso de cloro-álcali.
Sal circular.
¿Cuál es el impacto de esto? Bueno, tomemos un solo ejemplo: el 50 % de la producción mundial de óxido de propileno se realiza a través del proceso de cloro-álcali.
Eso es un total de unos 5 millones de toneladas de óxido de propileno al año, a nivel mundial.
Es decir, 5 millones de toneladas de sal extraídos de la Tierra convertidos a través del proceso cloro-álcali en óxido de propileno, y luego, durante ese proceso, 5 millones de toneladas de sal terminan en corrientes de aguas residuales.
Esos 5 millones de toneladas son suficiente para llenar tres Empire State Building.
Y esa cantidad es anual.
Podemos ver cómo la sal circular puede proveer una barrera para nuestros ríos frente a la descarga excesiva de sal.
Quizá se pregunten: «Si estas membranas han existido por varios años, entonces ¿por qué las personas no están implementando la reutilización de aguas residuales?».
Pues porque cuesta dinero implementar la reutilización de agua residual.
Y, en segundo lugar, el agua en estas regiones está infravalorada.
Hasta que es muy tarde.
Si no planificamos la sustentabilidad del agua dulce, habrá consecuencias graves.
Pueden preguntar a una de las industrias químicas más grandes del mundo que el año pasado tuvo una pérdida de USD 280 millones debido a los bajos niveles del río Rin en Alemania.
Pueden preguntar a los residentes de Ciudad del Cabo, en Sudáfrica, quienes experimentaron año a año sequías que agotaron sus reservas de agua, y luego se les pidió que no descargaran su inodoro.
Como pueden ver, las membranas son una solución con la que podemos proveer agua pura, podemos proveer sal pura usando estas membranas, y así proteger nuestros ríos para las futuras generaciones.
Gracias.
(Aplausos)
https://www.ted.com/talks/tina_arrowood_a_circular_economy_for_salt_that_keeps_rivers_clean/