Kreislaufwirtschaft: Abfall = Input
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Serie: Mining & Materials • Teil 12 von 14
Zirkuläre Industrie: Abfall = Input
Wir haben den Campus wie einen lebenden Organismus gestaltet: Wärme ist Nahrung, Wasser ist Blut, und „Abfall“ ist ein Mitbewohner mit einem Job. In diesem Teil verdrahten wir die Schleifen — Metall, Wärme, Wasser, Gase, Mineralien — damit Nachbarn Nachbarn versorgen und nichts verloren geht.
Die heutige Mission
Ordne jedes Nebenprodukt einem Käufer nebenan zu.
Veröffentliche vorab berechnete Schleifengrößen.
Beweise, dass ein Campus ruhig, sauber und für seine Stadt netto-nützlich sein kann.
Warum zirkulär (Physik zuerst, Romantik zweitens)
Wir „kompensieren“ nicht — wir verzahnen. Dieselben Elektronen (Teil 3), die Metalle schmelzen (Teile 4–6), betreiben auch Pumpen, Öfen (Teil 9) und Datenhallen (Teil 11). So können wir Wärme, Wasser und Nebenprodukte gezielt leiten: jeder Abfluss ist ein Menü, und der ganze Campus hat Hunger.
- Kurze Schleifen gewinnen: Wärme 80 m zu bewegen ist günstiger als Brennstoff 800 km zu leiten.
- Standardhäfen: MEC‑48/96 halten den Austausch schnell (Teil 10).
- Schiffsfertig, kein Abfall: Rückstände/Ziegel/Blöcke bleiben lokal (Teile 1, 8, 9).
Materialkreisläufe (Schrott, Glasscherben und Freunde)
Metalle
- Stahl: EAF schmilzt Schrott aus unseren eigenen Werken & Kunden. Typische geschlossene Schrottquote: 20–35% des Outputs.
- Aluminium: Wiederaufschmelzen verbraucht <10% der Primärenergie; halte einen sauberen Schrottstrom pro Legierung (Teil 6).
- Kupfer: Zerkleinern & Veredeln von Werkstatt-Ausschuss → ER → 99,99% Kathode; Schlacke geht zurück zu den Anoden.
Glas & Silizium
- Glasscherben: 20–35% der Charge nach Masse; reduziert Energie und Verschleiß des Schmelzofens (Teil 9).
- PV-Abschnitte: Rückführung in die Glascharge oder Aluminiumprofile; Zellen gehen zu spezialisierten Recycler; wir entwerfen für die Demontage (Teil 3).
Verpackung & Paletten
Wiederverwendbare Stahl-/Aluminium-Paletten mit aufgeschraubten Ecken. Sie kommen auf Rückfahrten zurück, werden gescannt und gehen wieder los. Karton hat eine Aufgabe: Optiken schützen, dann in den Papierkreislauf.
Wärmeschleifen (keine Rauchfahne, nur Nachbarn)
Quellen (typischer Campus)
| Einheit | Qualität | Rückgewinnbar | Notizen |
|---|---|---|---|
| EAF-Abgas & Haube | Mittel/Hoch | ~8–15 MWth | Zu Dampf, Trocknern |
| Glasglühen/Tempern | Niedrig/Mittel | ~6–12 MWth | Zu Trocknern, Gebäuden |
| Elektroraffinierhalle | Niedrig | ~1–3 MWth | Luft→Wasser-Wärmetauscher |
| Compute-Racks (Part 11) | Niedrig | ~18–20 MWth | Flüssigkeitskreislauf 45–60 °C |
Senken (wo Wärme Geld verdient)
- Produkt-Trockner (Erz, Ziegel, Beschichtungen)
- Warmwasser & Gebäude-HVAC
- Niedertemperatur-Prozessschritte (Beizen, Waschen)
- Stadtbezirkskreislauf zu Schwimmbad, Gewächshäusern, Wäschereien
Faustregel: fange alles über 30 °C auf. Wenn ein Strom heute nicht nützlich ist, speichere ihn oder bringe ihn 80 m zu jemandem, der lächelt.
Wasserschleifen (standardmäßig geschlossen)
Netzwerkanatomie
- Roh → Prozess → Polieren → Recycling; Spülwasser zu Blöcken/Bindemitteln.
- Regen von PV-Wiesen speist Make‑up; See puffert Jahreszeiten (Teil 1).
- Saubere/verschmutzte Schleifen trennen, damit Sauberes sauber bleibt.
Planungszahlen
| Linie | Recyclingrate | Make‑up | Notizen |
|---|---|---|---|
| Metallkühlung | ~90–98% | ~2–10% | Geschlossene Türme/HEX |
| Glas & Beschichter | ~85–95% | ~5–15% | Filter + RO |
| Batteriemetalle | ~80–95% | ~5–20% | Hängt vom Laugungsweg ab |
Blowdown mineralisiert Blöcke (Teil 9), anstatt in einen Fluss zu münden.
Gase & Reagenzien (lassen Chemie funktionieren)
Nebenprodukt → Produkt
| Von | Wird zu | Verwendet von |
|---|---|---|
| Schmelzofen SO₂ (Kupfersulfide) | H₂SO₄ (Schwefelsäure) | Laugereien (Batteriemetalle) |
| LC³ e‑Kalkofen CO₂ | CO₂-Strom | Karbonatisierungshärtung für Blöcke |
| Pumpen & Antriebe berechnen | Niedrigwertige Wärme | Trockner • HLK • Gewächshäuser |
| Glasfilterstaub | Feines Siliziumdioxid | Bindemittelmischungen • Blöcke |
Reagenzien-Sinnhaftigkeit
- Bevorzugen Sulfat-, Ammoniak- und Karbonatsysteme mit bekannten Abschlüssen.
- Dampfwege einschließen; zum Produkt (Säure/Base) reinigen statt entlüften.
- Neutralisation so gestalten, dass verkaufsfähige Feststoffe entstehen, kein mysteriöser Schlamm.
Woher genau kommt das CO₂ für die Aushärtung?
Vom elektrischen Kalzinator (Teil 9): Kalkstein in LC³ setzt CO₂ bei kontrollierten Temperaturen frei. Da der Ofen versiegelt und elektrisch ist, erfassen und komprimieren wir diesen Strom zur Aushärtung von Blöcken und Platten. Kurze Schleife, kein Schornstein.
Mineralische Nebenprodukte → Produkte (nichts geht verloren)
EAF & Schmelzofen-Schlacken
- Sieb und Magnet: grob → Straßenunterbau, Feinanteile → Bindemittelmischung (mit LC³).
- Altern/Dampfen zur Fixierung von freiem Kalk; zertifizieren wie jedes Material.
Konzentrat & Rückstände
- Sandreiche Rückstände zu gepressten Blöcken (Teil 9), gehärtet mit CO₂.
- Tonreiche Feinanteile zu gebranntem Ton für LC³ (Teil 9).
Aber ist es sicher?
Wir upcyceln nur inert, getestete Ströme mit kontinuierlicher QA. Alles, was sich nicht verhält, wird zu einem stabilisierten, ausgekleideten Monolithen — und wir verkleinern diese Kategorie ständig.
Campus-Schleifenbuch (vorkalkuliert)
„One‑Gigaton Campus“ — Beispielverbindungen (Gleichgewichtszustand)
Ungefähr: Stahl 1 Mt/Jahr • Glas 1 Mt/Jahr • Batteriematerialien 0,1–0,3 Mt/Jahr • Rechenleistung 20 MW.
| Schleife | Fluss | Von | Zu | Hinweis |
|---|---|---|---|---|
| Stahlschrott | ~0,25 Mt/Jahr | Mühlen/Kunden | EAF | 25% geschlossener Kreislauf |
| Al-Schrott | ~0,12 Mt/Jahr | Extrusionen | Remelt | Niedrigenergie-Remelt |
| Altglas | ~0,25–0,35 Mt/Jahr | Glaslinien | Schmelzcharge | 20–35% der Charge |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/Jahr | Cu-Schmelze | Laugereien | SX/EW & Polieren |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/Jahr | LC³-Kalzinator | Blockhärtung | Kurzschluss-Heizgas |
| Niedrigwertige Wärme | ~30–40 MWth | Rechner & Linien | Trockner/HVAC | 45–60 °C Kreislauf |
| Prozesswasser | ~85–95% Recycling | Alle Linien | Wassernetz | Ausgleich durch Regen & See |
| Schlacke/Sand zu Blöcken | ~0,2–0,6 Mt/Jahr | Mühlen/Abfälle | Blockwerk | CO₂-gehärtet |
Werte sind Planungsgrößen, um Designs konkret zu halten; tatsächliche Werte werden durch Standortrezept angepasst.
Punktestand (Ziele)
- Materialkreislauf: ≥ 90% intern nach Masse (ex‑Produkt)
- Wasserrecycling: ≥ 90% Durchschnitt über alle Kreisläufe
- Wärmerückgewinnung: ≥ 70% der rückgewinnbaren Niedrig-/Mittelqualität
- Abfall zur Deponie: ≤ 1–3% des Gesamtmassenstroms, stabilisiert
Vorteile für Nachbarn
- Fernwärme zu Kostenpreis (Schulen, Schwimmbäder, Kliniken)
- Blöcke & Paneele zu Preisen für lokale Bauten
- Arbeitsplätze im Bereich Wartung und QA — die ruhige Art
Vorkalkulierte Szenarien
Szenario A — Stahl + Glas Duett
Stahl 1 Mt/Jahr + Solarglas 1 Mt/Jahr.
| Schleife | Wert | Hinweis |
|---|---|---|
| Wärmerückgewinnung | ~20–30 MWth | EAF & Glühen → Trockner/HVAC |
| Cullet-Fraktion | ~25–35% | Reduziert Schmelzofen kWh/t |
| Schrott-Rücklauf | ~25–30% | Interner & Kunden-Schrott |
| Wasserrecycling | ~90–95% | Zwei-Schleifen-Design |
Szenario B — Kupfer + Batteriemetalle
Kupferkathode 1 Mt/Jahr + Ni/Co-Sulfate 100 kt/Jahr.
| Schleife | Wert | Hinweis |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/Jahr | Speist Leach • keine Fackeln |
| ER-Wärme | ~2–4 MWth | Luft→Wasser-Wärmetauscher zu Trocknern |
| Wasserrecycling | ~85–95% | Polieren + RO |
Szenario C — Compute-verankerter Ort
Berechne 20 MW + Ziegel/Blöcke 0,5 Mt/Jahr + Gemeinschaftslasten.
| Schleife | Wert | Hinweis |
|---|---|---|
| Abwärme für Fernwärme | ~18–20 MWth | 45–60 °C Versorgung |
| CO₂-Härtungsgas | ~0,05–0,12 Mt/Jahr | Vom LC³-Kalzinator |
| Wasserrecycling | >90% | Wärmepumpentrockner |
Die Datenhalle wird zu einem kommunalen Versorgungswerk: leise Wärme im Winter, leise Kühlung im Sommer.
Q&A
„Ist zero‑waste realistisch?“
Zero‑landfill ist realistisch; zero‑mass nicht. Wir entwerfen so, dass >90 % der Masse in den Schleifen bleibt, 7–9 % zu Produkten für andere werden und der kleine, problematische Rest stabilisiert und richtig gelagert wird — während wir ihn weiter verkleinern.
„Was passiert, wenn eine Schleife ausfällt?“
Wir halten Puffer vor: Wärmetanks, Reagenztanks und Lagerflächen für Blöcke. MEC-Ports (Teil 10) ermöglichen uns schnelles Umleiten. Wenn ein Nachbar schläft, überbrückt die Speicherung die Stunde/den Tag, bis er aufwacht.
„Wie beweist man es den Nachbarn?“
Kontinuierliche Überwachung von Luft, Wasser und Lärm mit öffentlichen Dashboards. Wenn eine Leitung ausfällt, gehen Alarme sowohl an uns als auch an die Stadt. Vertrauen ist ein Designparameter, keine Pressemitteilung.
Als Nächstes — Communities Around Lakes (Teil 13 von 14). Wir planen Städte, die um die zukünftigen Seen aus Teil 1 wachsen — Schulen, Märkte und Häuser, die Energie sparen und die Aussicht lieben.