Série: Těžba & materiály • Část 12 z 14
Cirkulární průmysl: Odpad = vstup
Navrhli jsme kampus jako živý organismus: teplo je jídlo, voda je krev a „odpad“ je spolubydlící s prací. V této části propojujeme smyčky — kov, teplo, voda, plyny, minerály — aby sousedé krmili sousedy a nic nezmizelo.
Dnešní mise
Mapujte každý vedlejší produkt k sousedovi‑kupci.
Zveřejněte předpočítané velikosti smyček.
Dokažte, že kampus může být tichý, čistý a pro město užitečný.
Proč cirkulární (nejprve fyzika, potom romantika)
My „nevyrovnáváme“ — my proplétáme. Ty samé elektrony (Část 3), které taví kovy (Části 4–6), také pohánějí čerpadla, pece (Část 9) a datová centra (Část 11). To nám umožňuje cíleně směrovat teplo, vodu a vedlejší produkty: každý odtok je menu a celý kampus má hlad.
- Krátké smyčky vítězí: přesun tepla 80 m je levnější než přeprava paliva 800 km.
- Standardní přístavy: MEC‑48/96 udržují rychlou výměnu (Část 10).
- Vysoká kvalita, žádný odpad: hlušiny/cihly/bloky zůstávají lokálně (Části 1, 8, 9).
Materiálové smyčky (šrot, střep a spol.)
Kovy
- Ocel: EAF taví šrot z našich vlastních hutí & zákazníků. Typická míra uzavřeného cyklu šrotu: 20–35 % produkce.
- Hliník: přetavení vratek spotřebuje <10 % energie z primární výroby; udržujte čistý tok šrotu podle slitiny (Část 6).
- Měď: sekání & rafinace výrobních odpadů → ER → 99,99 % katoda; struska se vrací zpět k anodám.
Sklo & křemík
- Skleněný střep: 20–35 % šarže podle hmotnosti; snižuje energii a opotřebení tavicí pece (Část 9).
- PV odřezky: vracejí se do skleněné šarže nebo hliníkových lišt; články jdou ke specializovaným recyklátorům; navrhujeme pro demontáž (Část 3).
Balení & palety
Znovupoužitelné ocelové/hliníkové palety s přišroubovanými rohy. Vrací se zpět na zpáteční cesty, jsou skenovány a jdou znovu. Karton má jednu úlohu: chránit optiku, pak do papírového cyklu.
Teplené smyčky (žádný kouř, jen sousedé)
Zdroje (typický kampus)
| Jednotka | Třída | Zpětně využitelné | Poznámky |
|---|---|---|---|
| EAF odplyn a stříška | Střední/Vysoká | ~8–15 MWth | K páře, sušičkám |
| Žíhání/tvrzení skla | Nízká/Střední | ~6–12 MWth | K sušičkám, budovám |
| Hala elektrorafinace | Nízká | ~1–3 MWth | Vzduch→voda výměníky |
| Výpočetní stojany (Část 11) | Nízká | ~18–20 MWth | Kapalný okruh 45–60 °C |
Odběrová místa (kde teplo vydělává)
- Sušičky produktů (ruda, cihly, nátěry)
- Teplá užitková voda a HVAC budov
- Nízkoteplotní procesní kroky (nakládání, mytí)
- Okruh městského tepla k městskému bazénu, skleníkům, prádelnám
Pravidlo palce: chytit vše nad 30 °C. Pokud proud dnes není užitečný, uložte ho nebo přesuňte 80 m k někomu, kdo se usmívá.
Vodní smyčky (výchozí uzavřené)
Anatomie sítě
- Surové → proces → leštění → recyklace; odpad do bloků/vazeb.
- Déšť z PV luk zásobuje doplnění; jezero vyrovnává sezóny (Část 1).
- Oddělte čisté/špinavé smyčky, aby čisté zůstalo čisté.
Plánovací čísla
| Linka | Míra recyklace | Doplnění | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Chlazení kovů | ~90–98% | ~2–10% | Uzavřené věže/HEX |
| Sklo & povlaky | ~85–95 % | ~5–15% | Filtry + RO |
| Battery metals | ~80–95% | ~5–20% | Závisí na způsobu loužení |
Blowdown mineralizuje bloky (Část 9) místo aby skončil v řece.
Plyny & činidla (jak donutit chemii spolupracovat)
Vedlejší produkt → Produkt
| Z | Stává se | Používá |
|---|---|---|
| Přepalovací SO₂ (Cu sulfidy) | H₂SO₄ (kyselina sírová) | Leach shops (battery metals) |
| LC³ e‑kalcinátor CO₂ | CO₂ proud | Karbonizační vytvrzování bloků |
| Výpočet čerpadel & pohonů | Nízkoteplotní teplo | Sušičky • HVAC • Skleníky |
| Skleněné filtrační zbytky z pytlových filtrů | Jemná křemelina | Pojiva pro směsi • bloky |
Kontrola činidel
- Preferovat síranové, amoniakové a uhličitanové systémy s ověřeným uzavřením.
- Uzavřít cesty par; čistit na produkt (kyselina/báze) místo větrání.
- Navrhnout neutralizaci tak, aby vznikaly prodejné pevné látky, ne záhadná bláto.
Odkud přesně pochází CO₂ pro vytvrzování?
Z elektrického kalcinátoru (část 9): vápenec v LC³ uvolňuje CO₂ při kontrolovaných teplotách. Protože je pec uzavřená a elektrická, zachytáváme a stlačujeme tento tok pro vytvrzování bloků a panelů. Krátký okruh, žádný komín.
Minerální vedlejší produkty → produkty (nic nezmizí)
Strusky z EAF a hutí
- Třídění a magnet: hrubé → podklad pro silnice, jemné → směs pojiva (s LC³).
- Stárnutí/úprava párou pro zafixování volného vápna; certifikace jako u jakéhokoli materiálu.
Koncentrátor a hlušiny
- Písečné zbytky na lisované bloky (část 9) vytvrzované CO₂.
- Jílovité jemné částice na kalcinovaný jíl pro LC³ (část 9).
Ale je to bezpečné?
Upcyklujeme pouze inertní, testované toky s kontinuální kontrolou kvality. Cokoli, co se nechová správně, se stává stabilizovaným, vyloženým monolitem — a tuto kategorii stále zmenšujeme.
Kniha kampusového okruhu (předpočítaná)
„Kampus o objemu jednoho gigatonu“ — příklady vazeb (stabilní stav)
Přibližně: ocel 1 Mt/rok • sklo 1 Mt/rok • bateriové chemikálie 0,1–0,3 Mt/rok • výpočet 20 MW.
| Smyčka | Tok | Z | Do | Poznámka |
|---|---|---|---|---|
| Ocelový šrot | ~0,25 Mt/rok | Hutě/zákazníci | EAF | 25% uzavřený cyklus návratu |
| Hliníkový šrot | ~0,12 Mt/rok | Extruze | Přetavba | Nízká energetická přetavba |
| Střepy | ~0,25–0,35 Mt/rok | Skleněné linky | Šarže tavby | 20–35 % šarže |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/rok | Měděná hutě | Lihovací dílny | SX/EW & leštění |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/rok | LC³ kalcinátor | Vytvrzování bloků | Krátký okruh vytvrzovacího plynu |
| Nízkoteplotní teplo | ~30–40 MWth | Výpočet & linky | Sušičky/Klimatizace | 45–60 °C okruh |
| Procesní voda | ~85–95 % recyklace | Všechny linky | Vodní síť | Doplnění pomocí deště & jezera |
| Struska/písek na bloky | ~0,2–0,6 Mt/rok | Mlýny/odpad | Továrna na bloky | Vytvrzeno CO₂ |
Hodnoty jsou plánovací body pro konkrétní návrhy; skutečné hodnoty ladí podle receptury místa.
Tabule výsledků (cíle)
- Cirkularita materiálů: ≥ 90 % interně podle hmotnosti (ex‑produkt)
- Recyklace vody: ≥ 90 % průměrně v okruzích
- Zachycení tepla: ≥ 70 % z využitelného nízkého/středního stupně
- Odpady na skládku: ≤ 1–3 % z celkového hmotnostního toku, stabilizované
Výhody pro sousedy
- Okresní teplá voda za náklady (školy, bazény, kliniky)
- Bloky & panely oceněné pro místní stavby
- Pracovní místa spojená s údržbou a QA — ten tichý druh
Předpočítané scénáře
Scénář A — duet ocel + sklo
Ocel 1 Mt/rok + Solární sklo 1 Mt/rok.
| Smyčka | Hodnota | Poznámka |
|---|---|---|
| Znovuvyužití tepla | ~20–30 MWth | EAF & žíhání → sušičky/HVAC |
| Frakce střepu | ~25–35 % | Snižuje spotřebu kWh/t v tavicí peci |
| Návrat šrotu | ~25–30 % | Vnitřní & zákaznický šrot |
| Recyklace vody | ~90–95 % | Dvou smyčkový design |
Scénář B — Měď + bateriové kovy
Měděný katod 1 Mt/rok + Ni/Co sírany 100 kt/rok.
| Smyčka | Hodnota | Poznámka |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/rok | Krmiva leach • bez hořáků |
| ER teplo | ~2–4 MWth | Vzduch→vodní cívky do sušiček |
| Recyklace vody | ~85–95 % | Leštění + RO |
Scénář C — Město založené na Compute
Vypočítejte 20 MW + cihly/bloky 0,5 Mt/rok + komunitní zatížení.
| Smyčka | Hodnota | Poznámka |
|---|---|---|
| Odpady tepla do sítě | ~18–20 MWth | Dodávka 45–60 °C |
| CO₂ vytvrzovací plyn | ~0,05–0,12 Mt/rok | Z LC³ kalcinátoru |
| Recyklace vody | >90 % | Sušičky s tepelným čerpadlem |
Datové centrum se stává občanskou službou: tiché vytápění v zimě, tiché chlazení v létě.
Otázky a odpovědi
„Je zero‑waste realistické?“
Zero‑landfill je realistické; zero‑mass není. Navrhujeme tak, aby >90 % hmoty zůstalo ve smyčkách, 7–9 % se stalo produkty pro ostatní a malý, problémový zbytek je stabilizován a správně uložen — zatímco ho stále zmenšujeme.
„Co se stane, když smyčka nefunguje?“
Udržujeme rezervy: tepelné nádrže, nádrže na činidla a zásoby pro bloky. MEC porty (část 10) nám umožňují rychle přesměrovat. Pokud soused odpočívá, skladování překlene hodinu/den, než se probudí.
„Jak to dokážete sousedům?“
Nepřetržité monitory vzduchu, vody a hluku s veřejnými dashboardy. Pokud se něco pokazí, alarmy jdou jak nám, tak městu. Důvěra je parametr návrhu, ne tisková zpráva.
Dále — Komunity kolem jezer (část 13 z 14). Naplánujeme města, která porostou kolem budoucích jezer z části 1 — školy, trhy a domy, které šetří energii a milují výhled.