السلسلة: التعدين & المواد • الجزء 12 من 14
الصناعة الدائرية: النفايات = المدخلات
صممنا الحرم الجامعي ككائن حي: الحرارة هي الطعام، والماء هو الدم، و"النفايات" هي زميل في السكن لديه وظيفة. في هذا الجزء نوصل الدوائر — المعدن، والحرارة، والماء، والغازات، والمعادن — بحيث يطعم الجيران الجيران ولا يضيع شيء.
مهمة اليوم
ارسم خريطة لكل منتج ثانوي إلى مشتري مجاور.
انشر أحجام الدوائر المحسوبة مسبقًا.
أثبت أن الحرم الجامعي يمكن أن يكون هادئًا ونظيفًا وذو فائدة صافية لمدينته.
لماذا الدائري (الفيزياء أولاً، والرومانسية ثانياً)
نحن لا "نعوّض" — نحن نربط. نفس الإلكترونات (الجزء 3) التي تذيب المعادن (الأجزاء 4–6) تشغل المضخات، الأفران (الجزء 9)، وقاعات البيانات (الجزء 11). هذا يسمح لنا بتوجيه الحرارة، الماء، والنواتج الجانبية عن قصد: كل تدفق هو قائمة، والحرم الجامعي كله جائع.
- الدوائر القصيرة تفوز: نقل الحرارة 80 م أرخص من نقل الوقود 800 كم.
- الموانئ القياسية: MEC‑48/96 تحافظ على سرعة التبديل (الجزء 10).
- أشكال شحن، لا نفايات: المخلفات/الطوب/الكتل تبقى محلية (الأجزاء 1، 8، 9).
دوائر المواد (الخردة، الزجاج المكسر، والأصدقاء)
المعادن
- الصلب: فرن القوس الكهربائي يذوب الخردة من مصانعنا وعملائنا. معدل الخردة في الحلقة المغلقة النموذجي: 20–35% من الإنتاج.
- الألمنيوم: إعادة صهر العائدات <10% من طاقة الخام؛ حافظ على تيار خردة نظيف لكل سبيكة (الجزء 6).
- النحاس: تقطيع وتنقية مرفوضات الورشة → ER → كاثود بنسبة 99.99%; الشوائب تعود إلى الأنودات.
الزجاج والسيليكون
- الزجاج المكسر: 20–35% من الدفعة بالوزن؛ يقلل الطاقة وتآكل الصهر (الجزء 9).
- قصاصات PV: تعود إلى دفعة الزجاج أو قضبان الألمنيوم؛ الخلايا تذهب إلى معيدو التدوير المتخصصون؛ نصمم للتفكيك (الجزء 3).
التغليف والمنصات
منصات فولاذية/ألمنيوم قابلة لإعادة الاستخدام مع زوايا قابلة للتثبيت بالبراغي. تعود إلى المنزل في الرحلات العكسية، تُفحص، وتُستخدم مرة أخرى. الكرتون له وظيفة واحدة: حماية البصريات، ثم يدخل في دورة الورق.
دوائر الحرارة (بدون دخان، فقط الجيران)
المصادر (الحرم الجامعي النموذجي)
| الوحدة | الدرجة | قابل للاسترداد | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| غاز الفرن الكهربائي وقبته | متوسط/مرتفع | ~8–15 MWth | إلى البخار، المجففات |
| تلدين/تقسية الزجاج | منخفض/متوسط | ~6–12 MWth | إلى المجففات، المباني |
| قاعة التكرير الكهربائي | منخفض | ~1–3 MWth | ملفات الهواء→الماء |
| رفوف الحوسبة (الجزء 11) | منخفض | ~18–20 ميغاواط حراري | حلقة سائلة 45–60 °C |
المصارف (حيث يكسب الحرارة رزقه)
- مجففات المنتجات (خام، طوب، طلاءات)
- المياه الساخنة المنزلية وتكييف المباني
- خطوات العملية منخفضة الحرارة (التخمير، الغسيل)
- حلقة المنطقة إلى حمام السباحة في المدينة، البيوت الزجاجية، المغاسل
قاعدة عامة: التقاط كل شيء فوق 30 °C. إذا لم يكن التيار مفيدًا اليوم، خزنه أو انقله 80 م إلى شخص يبتسم.
حلقات المياه (مغلقة بشكل افتراضي)
تشريح الشبكة
- خام → معالجة → تلميع → إعادة تدوير؛ التفريغ إلى الكتل/الروابط.
- المطر من مروج PV يغذي التعويض؛ البحيرة تخزن المواسم (الجزء 1).
- افصل الحلقات النظيفة/الملوثة حتى تبقى النظيفة نظيفة.
أرقام التخطيط
| الخط | معدل إعادة التدوير | التعويض | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| تبريد المعادن | ~90–98% | ~2–10% | الأبراج المغلقة/HEX |
| الزجاج & الطلاءات | ~85–95% | ~5–15% | مرشحات + RO |
| معادن البطاريات | ~80–95% | ~5–20% | يعتمد على مسار الترشيح |
تُمعدِّن مياه التفريغ الكتل (الجزء 9) بدلاً من الالتقاء بنهر.
الغازات والكواشف (لجعل الكيمياء تتصرف)
منتج ثانوي → منتج
| من | يصبح | يستخدم بواسطة |
|---|---|---|
| انبعاثات SO₂ من المصهر (كبريتيدات النحاس) | H₂SO₄ (حمض الكبريتيك) | ورشات الترشيح (معادن البطاريات) |
| LC³ e‑calciner CO₂ | تيار CO₂ | معالجة التكلس للكتل |
| حساب المضخات والمحركات | حرارة منخفضة الدرجة | مجففات • HVAC • بيوت زجاجية |
| نفايات أكياس الزجاج | سيليكا ناعمة | مُركبات الربط • الكتل |
سلامة الكواشف
- تفضيل أنظمة الكبريتات، الأمونيا، والكربونات ذات الإغلاق المعروف.
- إغلاق مسارات البخار؛ التنقية إلى منتج (حمضي/قاعدي) بدلاً من التهوية.
- تصميم التعادل لإنتاج مواد صالحة للبيع، وليس طين غامض.
من أين يأتي CO₂ للمعالجة بالضبط؟
من المكليس الكهربائي (الجزء 9): الحجر الجيري في LC³ يطلق CO₂ عند درجات حرارة محكومة. وبما أن الفرن مغلق وكهربائي، فإننا نلتقط و نضغط تلك التيارات لمعالجة الكتل واللوحات. حلقة قصيرة، بدون مدخنة.
المنتجات الثانوية المعدنية → منتجات (لا شيء يضيع)
خبث فرن القوس الكهربائي & الصهر
- الفرز والمغناطيس: الخشن → قاعدة الطريق، الناعم → مزيج رابطة (مع LC³).
- المعالجة بالعمر/البخار لقفل الجير الحر؛ التصديق مثل أي مادة.
المركز والمخلفات
- المخلفات الغنية بالرمل إلى كتل مضغوطة (الجزء 9) معالجة بثاني أكسيد الكربون.
- الجزئيات الغنية بالطين إلى طين مكليس لـ LC³ (الجزء 9).
لكن هل هو آمن؟
نحن نعيد التدوير فقط في التيارات الخاملة والمختبرة مع ضمان جودة مستمر. أي شيء لا يتصرف بشكل مناسب يصبح كتلة مستقرة ومبطنة — ونحن نستمر في تقليص تلك الفئة.
دفتر حسابات حلقة الحرم الجامعي (محسوب مسبقًا)
«حرم جامعي بوزن جيجابت واحد» — أمثلة على الروابط (الحالة المستقرة)
تقريبًا: الصلب 1 Mt/yr • الزجاج 1 Mt/yr • مواد بطاريات 0.1–0.3 Mt/yr • الحوسبة 20 MW.
| حلقة | تدفق | من | إلى | ملاحظة |
|---|---|---|---|---|
| خردة الصلب | ~0.25 Mt/yr | المطاحن/العملاء | EAF | 25% عودة في حلقة مغلقة |
| خردة الألمنيوم | ~0.12 Mt/yr | بثق | إعادة الصهر | إعادة صهر منخفضة الطاقة |
| كوليت | ~0.25–0.35 Mt/yr | خطوط الزجاج | دفعة الصهر | 20–35% من الدفعة |
| H₂SO₄ | ~0.2–0.5 مليون طن/سنة | مسبك النحاس | ورش النقع | SX/EW & التلميع |
| CO₂ | ~0.05–0.12 مليون طن/سنة | مُكلِّن LC³ | معالجة الكتل | غاز المعالجة القصير |
| حرارة منخفضة الدرجة | ~30–40 MWth | الحوسبة & الخطوط | المجففات/التكييف | دورة 45–60 °C |
| مياه المعالجة | ~85–95% إعادة تدوير | جميع الخطوط | شبكة المياه | التعويض عبر المطر & البحيرة |
| الخبث/الرمل إلى كتل | ~0.2–0.6 Mt/yr | المطاحن/البقايا | مصنع الكتل | معالج بثاني أكسيد الكربون |
القيم هي نقاط تخطيط للحفاظ على التصاميم ملموسة؛ الفعليات تضبط حسب وصفة الموقع.
لوحة النتائج (الأهداف)
- دائرية المواد: ≥ 90% داخليًا بالكتلة (باستثناء المنتج)
- إعادة تدوير المياه: ≥ 90% متوسط عبر الحلقات
- التقاط الحرارة: ≥ 70% من الحرارة منخفضة/متوسطة الدرجة القابلة للاسترداد
- النفايات إلى المكب: ≤ 1–3% من إجمالي تدفق الكتلة، مستقرة
فوائد الجار
- مياه ساخنة للمنطقة بالتكلفة (المدارس، المسابح، العيادات)
- الكتل & الألواح مسعرة للبناء المحلي
- وظائف مرتبطة بالصيانة وضمان الجودة — النوع الهادئ
السيناريوهات المحسوبة مسبقًا
السيناريو أ — ثنائي الصلب + الزجاج
الصلب 1 Mt/yr + زجاج شمسي 1 Mt/yr.
| حلقة | القيمة | ملاحظة |
|---|---|---|
| إعادة استخدام الحرارة | ~20–30 MWth | EAF & التلدين → المجففات/HVAC |
| جزء الكوليت | ~25–35% | يقلل من كيلوواط ساعة الصهر/طن |
| إرجاع الخردة | ~25–30% | الخردة الداخلية وعميل |
| إعادة تدوير المياه | ~90–95% | تصميم ذو حلقتين |
السيناريو ب — النحاس + معادن البطاريات
كاثود النحاس 1 مليون طن/سنة + كبريتات النيكل/الكوبالت 100 ألف طن/سنة.
| حلقة | القيمة | ملاحظة |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0.2–0.5 مليون طن/سنة | تغذية الترشيح • بدون حرائق |
| حرارة ER | ~2–4 ميغاواط حرارية | ملفات الهواء→الماء إلى المجففات |
| إعادة تدوير المياه | ~85–95% | تلميع + التناضح العكسي |
السيناريو ج — مدينة معتمدة على الحوسبة
احسب 20 ميغاواط + الطوب/الكتل 0.5 مليون طن/سنة + أحمال المجتمع.
| حلقة | القيمة | ملاحظة |
|---|---|---|
| الحرارة المهدرة إلى المنطقة | ~18–20 ميغاواط حراري | توريد 45–60 °C |
| غاز معالجة CO₂ | ~0.05–0.12 مليون طن/سنة | من مكبس LC³ |
| إعادة تدوير المياه | >90% | مجففات بمضخات حرارية |
يصبح قاعة البيانات مرفقًا مدنيًا: حرارة هادئة في الشتاء، وتبريد هادئ في الصيف.
أسئلة وأجوبة
“هل الصفر في النفايات واقعي؟”
صفر مكبات واقعي؛ الصفر في الكتلة ليس كذلك. نصمم بحيث يبقى أكثر من 90% من الكتلة في الحلقات، و7–9% تصبح منتجات للآخرين، والباقي الصغير والمشاغب يتم تثبيته وتخزينه بشكل صحيح — بينما نستمر في تقليصه.
“ماذا يحدث إذا تعطل حلقة؟”
نحتفظ بمخازن: خزانات حرارية، خزانات كواشف، ومساحات تخزين للكتل. موانئ MEC (الجزء 10) تتيح لنا إعادة التوجيه بسرعة. إذا غفا الجار، الجسور التخزينية تغطي الساعة/اليوم حتى يستيقظ.
“كيف تثبت ذلك للجيران؟”
مراقبات مستمرة على الهواء والماء والضوضاء مع لوحات بيانات عامة. إذا حدث خلل في خط ما، تذهب الإنذارات لكل منّا وللبلدة. الثقة هي معلمة تصميم، وليست بيانًا صحفيًا.
التالي — المجتمعات حول البحيرات (الجزء 13 من 14). سنخطط للمدن التي تنمو حول البحيرات المستقبلية من الجزء 1 — المدارس، الأسواق، والمنازل التي تستهلك الطاقة بحكمة وتحب المنظر.