Serie: Minería y Materiales • Parte 12 de 14
Industria Circular: Desperdicio = Entrada
Diseñamos el campus como un organismo vivo: el calor es comida, el agua es sangre y el “desperdicio” es un compañero de cuarto con trabajo. En esta parte conectamos los circuitos — metal, calor, agua, gases, minerales — para que los vecinos alimenten a los vecinos y nada se pierda.
Misión de hoy
Mapea cada subproducto a un comprador vecino.
Publica tamaños de circuitos pre-calculados.
Demuestra que un campus puede ser tranquilo, limpio y netamente útil para su ciudad.
Por qué circular (primero física, segundo romance)
No “compensamos” — entrelazamos. Los mismos electrones (Parte 3) que funden metales (Partes 4–6) también hacen funcionar bombas, hornos (Parte 9) y salas de datos (Parte 11). Eso nos permite dirigir calor, agua y subproductos a propósito: cada salida es un menú, y todo el campus tiene hambre.
- Los circuitos cortos ganan: mover calor 80 m es más barato que transportar combustible 800 km.
- Puertos estándar: MEC‑48/96 mantienen los intercambios rápidos (Parte 10).
- Formas listas, no desechos: relaves/ladrillos/bloques permanecen locales (Partes 1, 8, 9).
Circuitos de materiales (chatarra, vidrio roto y amigos)
Metales
- Acero: el horno eléctrico funde chatarra de nuestras propias plantas y clientes. Tasa típica de chatarra en circuito cerrado: 20–35% de la producción.
- Aluminio: el re-melting devuelve <10% de la energía virgen; mantener un flujo de chatarra limpio por aleación (Parte 6).
- Cobre: trocear y refinar rechazos de taller → ER → cátodo 99.99%; la escoria vuelve a los ánodos.
Vidrio y silicio
- Vidrio roto: 20–35% del lote en masa; reduce energía y desgaste del horno (Parte 9).
- Recortes de PV: devueltos al lote de vidrio o rieles de aluminio; las celdas van a recicladores especializados; diseñamos para el desmontaje (Parte 3).
Embalaje y palets
Palets reutilizables de acero/aluminio con esquinas atornilladas. Vuelven en los viajes de regreso, se escanean y se usan de nuevo. El cartón tiene un solo trabajo: proteger ópticas, luego al ciclo del papel.
Circuitos de calor (sin penacho, solo vecinos)
Fuentes (campus típico)
| Unidad | Grado | Recuperable | Notas |
|---|---|---|---|
| Gas residual y campana de Horno de Arco Eléctrico | Medio/Alto | ~8–15 MWth | A vapor, secadores |
| Recocido/templado de vidrio | Bajo/Medio | ~6–12 MWth | A secadores, edificios |
| Sala de electrorefinación | Bajo | ~1–3 MWth | Bobinas aire→agua |
| Bastidores de computación (Parte 11) | Bajo | ~18–20 MWth | Circuito líquido 45–60 °C |
Sumideros (donde el calor gana su sustento)
- Secadores de producto (mineral, ladrillos, recubrimientos)
- Agua caliente sanitaria y HVAC del edificio
- Pasos de proceso a baja temperatura (decapado, lavado)
- Circuito distrital a piscina municipal, invernaderos, lavanderías
Regla general: captura todo por encima de 30 °C. Si un flujo no es útil hoy, guárdalo o muévelo 80 m a alguien que sonría.
Circuitos de agua (cerrados por defecto)
Anatomía de la red
- Crudo → proceso → pulido → reciclaje; purga a bloques/aglutinantes.
- La lluvia de los prados PV alimenta la reposición; el lago amortigua las estaciones (Parte 1).
- Separe los circuitos limpios/sucios para que lo limpio permanezca limpio.
Números de planificación
| Línea | Tasa de reciclaje | Reposición | Notas |
|---|---|---|---|
| Enfriamiento de metales | ~90–98% | ~2–10% | Torres cerradas/HEX |
| Vidrio y recubridores | ~85–95% | ~5–15% | Filtros + RO |
| Metales para baterías | ~80–95% | ~5–20% | Depende de la ruta de lixiviación |
El blowdown mineraliza bloques (Parte 9) en lugar de desembocar en un río.
Gases y reactivos (hacer que la química funcione)
Subproducto → Producto
| De | Se convierte en | Usado por |
|---|---|---|
| SO₂ de fundición (sulfuros de Cu) | H₂SO₄ (ácido sulfúrico) | Talleres de lixiviación (metales para baterías) |
| LC³ e‑calciner CO₂ | Corriente de CO₂ | Curado por carbonatación para bloques |
| Calcular bombas y accionamientos | Calor de baja calidad | Secadores • HVAC • Invernaderos |
| Finos de depuradora de vidrio | Sílice fina | Mezclas de aglutinante • bloques |
Sanidad de reactivos
- Preferir sistemas de sulfato, amoníaco y carbonato con cierres conocidos.
- Encerrar rutas de vapor; depurar a producto (ácido/base) en lugar de ventilar.
- Neutralización diseñada para producir sólidos vendibles, no lodo misterioso.
¿De dónde proviene exactamente el CO₂ para el curado?
Desde el calcinador eléctrico (Parte 9): la piedra caliza en LC³ libera CO₂ a temperaturas controladas. Debido a que el horno está sellado y es eléctrico, capturamos y comprimimos esa corriente para curar bloques y paneles. Circuito corto, sin chimenea.
Subproductos minerales → productos (nada se pierde)
Escorias de EAF y fundición
- Tamizar y magnetizar: grueso → base para carretera, finos → mezcla de aglutinante (con LC³).
- Envejecer/tratar con vapor para fijar cal libre; certificar como cualquier material.
Concentrador y relaves
- Colas ricas en arena a bloques prensados (Parte 9) curados con CO₂.
- Finos ricos en arcilla a arcilla calcinada para LC³ (Parte 9).
¿Pero es seguro?
Solo reciclamos corrientes inertes y probadas con control de calidad continuo. Cualquier cosa que no se comporte se convierte en un monolito estabilizado y revestido — y seguimos reduciendo esa categoría.
Libro mayor del circuito del campus (precalculado)
“Campus de un gigatón” — ejemplos de vínculos (estado estacionario)
Aproximadamente: acero 1 Mt/año • vidrio 1 Mt/año • productos químicos para baterías 0.1–0.3 Mt/año • computación 20 MW.
| Bucle | Flujo | De | A | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Chatarra de acero | ~0.25 Mt/año | Molinos/clientes | EAF | 25% retorno en circuito cerrado |
| Chatarra de aluminio | ~0.12 Mt/año | Extrusiones | Refundido | Refundido de baja energía |
| Cullet | ~0.25–0.35 Mt/año | Líneas de vidrio | Lote del horno | 20–35% del lote |
| H₂SO₄ | ~0.2–0.5 Mt/año | Fundición de Cu | Talleres de lixiviación | SX/EW y pulido |
| CO₂ | ~0.05–0.12 Mt/año | Calcinador LC³ | Curado de bloques | Gas de curado de circuito corto |
| Calor de baja calidad | ~30–40 MWth | Computación y líneas | Secadores/HVAC | Circuito de 45–60 °C |
| Agua de proceso | ~85–95% reciclaje | Todas las líneas | Red de agua | Reposición vía lluvia y lago |
| Escoria/arena a bloques | ~0.2–0.6 Mt/año | Molinos/colas | Planta de bloques | Curado con CO₂ |
Los valores son puntos de planificación para mantener los diseños concretos; los reales se ajustan según la receta del sitio.
Marcador (objetivos)
- Circularidad de materiales: ≥ 90% interna por masa (ex‑producto)
- Reciclaje de agua: ≥ 90% promedio en los circuitos
- Captura de calor: ≥ 70% del grado bajo/medio recuperable
- Residuos a vertedero: ≤ 1–3% del flujo total de masa, estabilizado
Beneficios para el vecino
- Agua caliente distrital a costo (escuelas, piscinas, clínicas)
- Bloques & paneles con precio para construcciones locales
- Empleos vinculados a mantenimiento y QA — el tipo silencioso
Escenarios pre‑calculados
Escenario A — Dúo de acero + vidrio
Acero 1 Mt/año + vidrio solar 1 Mt/año.
| Bucle | Valor | Nota |
|---|---|---|
| Reutilización de calor | ~20–30 MWth | EAF & recocido → secadores/HVAC |
| Fracción de cullet | ~25–35% | Reduce kWh/t del fundidor |
| Retorno de chatarra | ~25–30% | Chatarra interna y de clientes |
| Reciclaje de agua | ~90–95% | Diseño de dos bucles |
Escenario B — Cobre + metales para baterías
Cátodo de cobre 1 Mt/año + sulfatos de Ni/Co 100 kt/año.
| Bucle | Valor | Nota |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0.2–0.5 Mt/año | Alimentaciones de lixiviación • sin antorchas |
| Calor ER | ~2–4 MWth | Bobinas de aire→agua para secadores |
| Reciclaje de agua | ~85–95% | Pulido + RO |
Escenario C — Ciudad anclada en Compute
Calcular 20 MW + ladrillos/bloques 0.5 Mt/año + cargas comunitarias.
| Bucle | Valor | Nota |
|---|---|---|
| Calor residual para distrito | ~18–20 MWth | Suministro de 45–60 °C |
| Gas de curado de CO₂ | ~0.05–0.12 Mt/año | Del calcinador LC³ |
| Reciclaje de agua | >90% | Secadoras con bomba de calor |
El salón de datos se convierte en un servicio público: calor silencioso en invierno, refrigeración silenciosa en verano.
Preguntas y respuestas
“¿Es realista el desperdicio cero?”
Cero vertedero es realista; cero masa no lo es. Diseñamos para que >90% de la masa permanezca en los circuitos, 7–9% se convierta en productos para otros, y el pequeño resto problemático se estabilice y almacene adecuadamente — mientras seguimos reduciéndolo.
“¿Qué pasa si un circuito está caído?”
Mantenemos amortiguadores: tanques térmicos, tanques de reactivos y espacio para bloques. Los puertos MEC (Parte 10) nos permiten redirigir rápidamente. Si un vecino se detiene, el almacenamiento cubre la hora/día hasta que se reactive.
“¿Cómo se lo demuestras a los vecinos?”
Monitores continuos de aire, agua y ruido con paneles públicos. Si una línea falla, las alarmas se envían tanto a nosotros como al pueblo. La confianza es un parámetro de diseño, no un comunicado de prensa.
A continuación — Comunidades alrededor de lagos (Parte 13 de 14). Planificaremos pueblos que crezcan alrededor de los futuros lagos de la Parte 1 — escuelas, mercados y hogares que consumen poca energía y disfrutan de la vista.