Sarja: Kaivostoiminta & materiaalit • Osa 12/14
Kiertävä teollisuus: Jäte = Syöte
Suunnittelimme kampuksen kuin elävän organismin: lämpö on ruokaa, vesi on verta ja ”jäte” on kämppäkaveri, jolla on työ. Tässä osassa johdotamme kierrät — metalli, lämpö, vesi, kaasut, mineraalit — jotta naapurit ruokkivat naapureitaan eikä mikään pääse harhailemaan.
Tämän päivän tehtävä
Kartoi jokainen sivutuote naapurille ostajaksi.
Julkaise ennalta lasketut kiertokoot.
Todista, että kampus voi olla hiljainen, puhdas ja kaupungilleen nettihyödyllinen.
Miksi kiertotalous (fysiikka ensin, romantiikka toisena)
Emme ”kompensoi” — me lukitamme yhteen. Samat elektronit (Osa 3), jotka sulattavat metalleja (Osat 4–6), pyörittävät myös pumppuja, uuneja (Osa 9) ja datakeskuksia (Osa 11). Se antaa meille mahdollisuuden ohjata lämpöä, vettä ja sivutuotteita tarkoituksella: jokainen ulostulo on valikko, ja koko kampus on nälkäinen.
- Lyhyet kierrät voittavat: lämmön siirto 80 m on halvempi kuin polttoaineen putkittaminen 800 km.
- Vakiosatamat: MEC‑48/96 pitävät vaihdot nopeina (Osa 10).
- Laivat kuntoon, ei jätettä: rikasteet/tiilet/lohkot pysyvät paikallisina (Osat 1, 8, 9).
Materiaalikierrätys (romu, lasimurska ja kumppanit)
Metallit
- Teräs: EAF sulattaa romua omista tehtaistamme & asiakkailta. Tyypillinen suljettu kierrätysaste: 20–35 % tuotannosta.
- Alumiini: uudelleen sulatus palauttaa alle 10 % neitseellisestä energiasta; pidä puhdas romuvirta jokaiselle seokselle (Osa 6).
- Kupari: pilko & puhdista työpajan hylkyjä → ER → 99,99 % katodi; kuona palaa takaisin anodeihin.
Lasi & pii
- Lasimurska: 20–35 % erästä massaltaan; vähentää energiaa ja sulattimen kulumista (Osa 9).
- PV-leikkaukset: palautetaan lasierään tai alumiinikiskoille; kennot menevät erikoiskierrättäjille; suunnittelemme purkamista varten (Osa 3).
Pakkaus & lavat
Uudelleenkäytettävät teräs/alumiinilavat, joissa on ruuvattavat kulmat. Ne tulevat takaisin paluukuormissa, skannataan ja lähtevät uudelleen. Kartonki tekee yhden työn: suojaa optiikkaa, sitten paperikiertoon.
Lämpösilmukat (ei savua, vain naapurit)
Lähteet (tyypillinen kampus)
| Yksikkö | Laatu | Palautettavissa | Muistiinpanot |
|---|---|---|---|
| EAF:n poistokaasu & katos | Keski/Korkea | ~8–15 MWth | Höyryyn, kuivaimille |
| Lasin karkaisu/kovetus | Matala/Keski | ~6–12 MWth | Kuivaimille, rakennuksiin |
| Elektrojalostushalli | Matala | ~1–3 MWth | Ilma→vesi -kierukat |
| Tietokoneräkki (Osa 11) | Matala | ~18–20 MWth | Nesteluuppi 45–60 °C |
Lämpöä hyödyntävät kohteet
- Tuotekuivaimet (malmi, tiilet, pinnoitteet)
- Kotimainen lämmin vesi & rakennuksen LVI
- Matalan lämpötilan prosessivaiheet (pikkelöinti, pesu)
- Alueluuppi kaupunkialtaalle, kasvihuoneisiin, pesuloihin
Peukalosääntö: tallenna kaikki yli 30 °C. Jos virtaama ei ole hyödyllinen tänään, varastoi se tai siirrä 80 m jollekin, joka hymyilee.
Vesikierrot (oletuksena suljettuja)
Verkon anatomia
- Raaka → prosessi → kiillotus → kierrätys; poisto lohkoihin/sidoksiin.
- Sade PV-niityiltä ruokkii täyttöveden; järvi tasaa vuodenaikoja (Osa 1).
- Erota puhtaat/likaiset kierrot, jotta puhdas pysyy puhtaana.
Suunnittelunumerot
| Linjoja | Kierrätysaste | Täyttövesi | Muistiinpanot |
|---|---|---|---|
| Metallien jäähdytys | ~90–98% | ~2–10% | Suljetut tornit/HEX |
| Lasi & pinnoittajat | ~85–95 % | ~5–15% | Suodattimet + RO |
| Paristometallit | ~80–95% | ~5–20% | Riippuu liotusreitistä |
Puhdistusvesi mineralisoi lohkot (Osa 9) sen sijaan, että se päätyisi jokeen.
Kaasut & reagenssit (saavat kemian toimimaan)
Sivutuote → Tuote
| Lähettäjä | Muuttuu | Käyttää |
|---|---|---|
| Sulaton SO₂ (kuparisulfidit) | H₂SO₄ (rikkihappo) | Liotuslaitokset (paristometallit) |
| LC³ e‑kalkkikammio CO₂ | CO₂-virta | Hiilidioksidipitoisuus kovettamisessa lohkoille |
| Laske pumput & käyttöjärjestelmät | Matalalämpöinen lämpö | Kuivaimet • LVI • Kasvihuoneet |
| Lasipussin hienojakoiset | Hieno piidioksidi | Sideaineet sekoittuvat • lohkot |
Reagenssin järkevyys
- Suosi sulfaatti-, ammoniakki- ja karbonaattijärjestelmiä, joilla on tunnetut sulkeumat.
- Sulje höyryreitit; puhdista tuotteeksi (happo/emäs) sen sijaan, että päästät ulos.
- Suunnittele neutralointi tuottamaan myytäviä kiinteitä aineita, ei mysteerilikaa.
Mistä CO₂ kovettamiseen tarkalleen tulee?
Sähköisestä kalkkikivipolttimesta (Osa 9): LC³:n kalkkikivi vapauttaa CO₂:tä hallituissa lämpötiloissa. Koska uuni on suljettu ja sähköinen, keräämme ja puristamme tämän virtauksen lohkojen ja paneelien kovettamiseen. Lyhyt kierto, ei savupiippua.
Mineraalijäämät → tuotteita (ei mikään katoa)
EAF- & sulatusuunituhkan kuona
- Seula ja magneetti: karkea → tien pohja, hieno → sideaineseos (LC³:n kanssa).
- Ikäännytä/höyrytä vapaan kalkin lukitsemiseksi; sertifioi kuten mikä tahansa materiaali.
Keskittyjä & jätteet
- Hiekkapitoiset jätteet puristetuiksi lohkoiksi (Osa 9), jotka kovetetaan CO₂:lla.
- Savipitoiset hienojakeet poltetuksi saveksi LC³:lle (Osa 9).
Mutta onko se turvallista?
Kierrätämme vain inerttejä, testattuja virtauksia jatkuvalla laadunvalvonnalla. Kaikki, mikä ei käyttäydy, muuttuu stabiloiduksi, vuoratuksi monoliitiksi — ja pienennämme jatkuvasti tätä kategoriaa.
Kampuksen silmukan pääkirja (ennakkoon laskettu)
”Yhden gigatonnin kampus” — esimerkkisidokset (vakaa tila)
Arviolta: teräs 1 Mt/vuosi • lasi 1 Mt/vuosi • akkukemikaalit 0,1–0,3 Mt/vuosi • laskenta 20 MW.
| Silmukka | Virtaus | Lähettäjä | Vastaanottaja | Huomautus |
|---|---|---|---|---|
| Teräsjäte | ~0,25 Mt/vuosi | Tehtaat/asiakkaat | EAF | 25 % suljettu kierto |
| Al-jäte | ~0,12 Mt/vuosi | Ekstruusiot | Uudensulatus | Matalaenerginen uudensulatus |
| Lasinsirpaleet | ~0,25–0,35 Mt/vuosi | Lasilinjat | Sulatuserä | 20–35 % erästä |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/v | Kuparisulatto | Liotusosastot | SX/EW & viimeistely |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/vuosi | LC³-kalkkikammio | Lohkokovetus | Lyhytkiertoinen kovetuskaasu |
| Matalalämpöinen lämpö | ~30–40 MWth | Laskenta & linjat | Kuivaimet/IV-järjestelmä | 45–60 °C kierto |
| Prosessivesi | ~85–95% kierrätys | Kaikki linjat | Vesiverkko | Täydennys sade- & järvivedellä |
| Pikikivi/hiekka lohkoiksi | ~0.2–0.6 Mt/vuosi | Myllyt/jäte | Lohkotehdas | CO₂-kovetettu |
Arvot ovat suunnittelupisteitä, jotta suunnitelmat pysyvät konkreettisina; toteumat säädetään paikan reseptin mukaan.
Tulostaulu (tavoitteet)
- Materiaalien kiertokulku: ≥ 90% sisäinen massasta (tuotteen ulkopuolella)
- Veden kierrätys: ≥ 90% keskiarvo silmukoissa
- Lämmön talteenotto: ≥ 70% talteenotettavasta matala/keskilämpötilasta
- Jätteet kaatopaikalle: ≤ 1–3% kokonaismassavirrasta, stabiloitu
Naapurin edut
- Alueellinen lämmin vesi kustannushintaan (koulut, uima-altaat, klinikat)
- Paikallisiin rakennuksiin hinnoitellut lohkot & paneelit
- Työt, jotka liittyvät huoltoon ja laadunvalvontaan — hiljainen laji
Ennalta laskettuja skenaarioita
Skenaario A — Teräs + Lasiduetto
Teräs 1 Mt/v + Aurinkolasit 1 Mt/v.
| Silmukka | Arvo | Huomautus |
|---|---|---|
| Lämmön uudelleenkäyttö | ~20–30 MWth | EAF & anneal → kuivaajat/IV-järjestelmä |
| Karkeaerotus | ~25–35 % | Leikkaa sulattimen kWh/t |
| Kierrätyspalautus | ~25–30 % | Sisäinen & asiakaskierrätys |
| Veden kierrätys | ~90–95 % | Kaksisilmukkainen suunnittelu |
Skenaario B — Kupari + paristometallit
Kuparikatodi 1 Mt/v + Ni/Co-sulfaattia 100 kt/v.
| Silmukka | Arvo | Huomautus |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/v | Syötteet liuotukseen • ei liekkejä |
| ER-lämpö | ~2–4 MWth | Ilma→vesikierukat kuivaimiin |
| Veden kierrätys | ~85–95 % | Viimeistely + RO |
Skenaario C — Compute-ankkuroitu kaupunki
Laske 20 MW + tiilet/lohkot 0,5 Mt/v + yhteisön kuormat.
| Silmukka | Arvo | Huomautus |
|---|---|---|
| Jäteenergia kaukolämpöön | ~18–20 MWth | 45–60 °C syöttö |
| CO₂-kovetuskaasu | ~0,05–0,12 Mt/vuosi | LC³-kalkkikivestä |
| Veden kierrätys | >90 % | Lämpöpumppukuivaimet |
Datakeskus muuttuu julkiseksi palveluksi: hiljaista lämpöä talvella, hiljaista viilennystä kesällä.
Kysymykset ja vastaukset
”Onko nollajäte realistista?”
Nolla-kaatopaikka on realistista; nolla-massa ei ole. Suunnittelemme niin, että yli 90 % massasta pysyy silmukoissa, 7–9 % muuttuu muiden tuotteiksi, ja pieni, huonosti käyttäytyvä osa stabiloidaan ja varastoidaan asianmukaisesti — samalla kun pienennämme sitä.
”Mitä tapahtuu, jos silmukka on poissa käytöstä?”
Pidämme puskurit: lämpövarastot, reagenssivarastot ja varastot lohkoille. MEC-portit (Osa 10) antavat meille mahdollisuuden reitittää uudelleen nopeasti. Jos naapuri ottaa nokoset, varastointi kattaa tunnin/päivän siihen asti, kunnes se herää.
”Miten sen todistat naapureille?”
Jatkuvat mittaukset ilmasta, vedestä ja melusta julkisilla kojelaudoilla. Jos linjassa on häiriö, hälytykset menevät meille ja kaupungille. Luottamus on suunnittelun parametri, ei lehdistötiedote.
Seuraavaksi — Communities Around Lakes (Osa 13/14). Suunnittelemme kaupunkeja, jotka kasvavat tulevien järvien ympärille Osa 1:stä — kouluja, markkinoita ja koteja, jotka kuluttavat energiaa säästeliäästi ja nauttivat näkymästä.