Verre et pierre
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Série : Extraction & Matériaux • Partie 9
Verre & Pierre — Verre Solaire, Briques & Liants Sans Fumée
Nous faisons fondre le sable avec la lumière du soleil et le transformons en villes. Pas de flammes de charbon, pas de cheminées poussiéreuses — juste une chaleur électrique silencieuse et des recettes qui transforment les roches en fenêtres, briques et liants qui respectent notre air.
La mission d'aujourd'hui
Faire fondre le verre solaire dans des fours entièrement électriques, à grande échelle.
Briques réfractaires & céramiques dans des fours électriques (ou éviter la cuisson quand c'est possible).
Lier la pierre avec des ciments bas carbone et des cures par carbonatation.
Pourquoi verre & pierre (nous construisons avec la géologie)
Les métaux nous donnent nerfs et os ; le verre et la pierre nous donnent peau et abri. Ces flux sont énormes — ce qui est parfait, car notre énergie est énorme (Part 3). Nous électrifions les parties chaudes, recyclons les parties solides, et concevons les usines pour être de bons voisins dès le premier jour.
- Chauffage tout électrique (Joule/induction/résistance) remplace les flammes fossiles.
- Boucles d'eau fermées — l'air reste pur, le refroidissement est silencieux.
- Sable & argile locaux — expédier des panneaux et briques, pas de la terre brute (Part 8).
Verre solaire — clair, résistant et né des électrons
Processus en un coup d'œil
- Lot : sable de silice + soude + calcaire + dolomie + calcin (verre recyclé)
- Four tout électrique : électrodes en molybdène, chauffage Joule, faible NOx par conception
- Float/recuit : ruban sur bain d'étain, déstressé
- Traitement thermique & revêtement AR : verre faiblement ferrugineux de 3,2 mm pour PV (ou 2×2,0 mm pour bifacial)
Pourquoi tout électrique ?
- Air propre : pas de panache de combustion ; les filtres capturent les particules fines.
- Contrôle : champs de température précis → moins de défauts, meilleurs rendements.
- Boucle énergétique : le PV diurne alimente le four ; le stockage couvre les nuits.
Textures & revêtements pour la performance solaire
Le verre solaire reçoit des nano-revêtements anti-reflets (AR) et des textures douces qui courbent la lumière vers les cellules au lieu du ciel. C'est une obstination transparente — le bouclier et la lentille du panneau à la fois.
Briques & céramiques — fours sans fumée
Deux voies que nous aimons
- Fours tunnel électriques : briques pressées, flux continu, récupération de chaleur pour les sèche-linge
- Liants basse température : blocs pressés durcis à la vapeur ou au CO₂ (évite la cuisson haute température)
Pourquoi c'est important
- La cuisson est le dernier grand bastion poussiéreux ; l'électrifier nettoie les horizons.
- Les matériaux restent locaux — nous expédions des palettes de formes, pas des camions chargés d'humidité.
- Les briques de rebut réintègrent le corps comme granulats ; rien ne se perd.
Formes imprimées en 3D ?
Absolument : les pâtes argileuses et cimentaires s'impriment en arches, nervures et conduits que les moules traditionnels détestent. Nous durcissons avec des pompes à chaleur et des fours électriques ; la ville devient un kit de pièces élégantes.
Liants sans fumée — des ciments qui se comportent
Ce que nous fabriquons
- LC³ : ciment calcaire argile calcinée — température plus basse, moins de CO₂, excellente performance
- Mélanges CSA & belite : options à prise rapide avec clinker réduit
- Lignes géopolymères : laitier/argile activés alcalinement pour préfabriqués et pavés
Comment nous maîtrisons le carbone
- Moins de clinker : plus de performance grâce à l'argile + calcaire, moins de décarbonatation.
- CO₂ vers le produit : nous durcissons les blocs préfabriqués dans un CO₂ contrôlé, le piégeant.
- Électrons pour la chaleur : les fours et les séchoirs fonctionnent sur le même micro-réseau PV que le reste du campus.
D'où vient le CO₂ pour le durcissement ?
Des voisins : les électrolyseurs (Partie 4) concentrent les gaz ; les ateliers de durcissement par carbonatation utilisent ce CO₂ et lui donnent une fonction. Le lac (Partie 1) gère l'eau, le micro-réseau gère les électrons, et la chimie s'occupe du reste.
Fiche récapitulative par tonne (indicative, électricité uniquement)
| Produit | kWh par tonne | Notes |
|---|---|---|
| Verre flotté solaire (faible teneur en fer) | ~1,200–1,800 | Fusion + recuisson + trempe + revêtement |
| Verre d'emballage/verre plat (riche en recyclé) | ~800–1,300 | Le calcin réduit la consommation d'énergie |
| Briques/tuiles cuites | ~800–1,600 | Séchage + four électrique |
| Blocs pressés durcis au CO₂ | ~150–350 | Pas de cuisson à haute température |
| Liant LC³ | ~350–650 | E‑calciner + broyage |
| OPC conventionnel (four électrique) | ~700–1,100 | Température plus élevée & broyage |
Les plages reflètent la conception de l'usine, le pourcentage de calcin, l'humidité et la récupération. Utilisez la valeur haute pour la planification ; célébrez la basse.
Épaisseur du verre → masse (sélection rapide)
| Feuille | kg par m² | Utilisation |
|---|---|---|
| 2.0 mm | ~5.0 | Verre arrière (bifacial) |
| 3.2 mm | ~8.0 | Verre solaire avant (mono) |
| 4.0 mm | ~10.0 | Architectural |
Depuis la Partie 3 : ~5,000 m² de verre/MWp ≈ ~50 t/MWp de modules (verre simple).
Scénarios d'usine pré-calculés
Campus de verre solaire
Les tailles des lignes sont typiques ; nous regroupons les lignes pour l'échelle.
| Échelle | Débit | Charge électrique moyenne | PV min | Stockage 12 h |
|---|---|---|---|---|
| 1 ligne | ~700 t/jour (~0.25 Mt/an) | ~35–50 MW | ~180–260 MWp | ~210–300 MWh |
| 4 lignes | ~2.8 kt/jour (~1.0 Mt/an) | ~140–200 MW | ~720–1,030 MWp | ~0.8–1.2 GWh |
Le "min" PV utilise Avg(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC). Nous surdimensionnons pour alimenter les voisins (coaters, temper).
Campus de briques & blocs
| Échelle | Débit | Charge électrique moyenne | PV min | Stockage 12 h |
|---|---|---|---|---|
| Briques cuites | ~0.5 Mt/an | ~25–40 MW | ~130–205 MWp | ~150–240 MWh |
| Blocs durcis au CO₂ | ~0.5 Mt/an | ~5–10 MW | ~26–51 MWp | ~60–120 MWh |
Les blocs évitent la cuisson à haute température → économies d'énergie massives, parfait pour le préfabriqué.
Usine de liant (LC³)
| Échelle | Débit | Charge électrique moyenne | PV min | Stockage 12 h | Notes |
|---|---|---|---|---|---|
| LC³ | 1.0 Mt/an | ~40–75 MW | ~205–385 MWp | ~480–900 MWh | E‑calciner + trains de broyage |
| OPC (e‑kiln) | 1.0 Mt/an | ~80–120 MW | ~410–620 MWp | ~960–1,440 MWh | Température plus élevée ; à utiliser uniquement si nécessaire |
Nous privilégions LC³/CSA/géopolymère pour la cohérence carbone et l'abondance régionale d'argile.
Nomenclature (par produit)
Par 1 t de verre flotté solaire (lot typique)
| Entrée | Quantité | Notes |
|---|---|---|
| Sable de silice | ~720 kg | Grades à faible teneur en fer |
| Soda ash (Na₂CO₃) | ~210 kg | Abaisse la température de fusion |
| Calcaire & dolomite | ~150–190 kg | Stabilité & durabilité |
| Cullet (recyclé) | ~200–350 kg | Réducteur d'énergie |
Les recettes exactes varient selon l'usine et le produit ; le calcin remplace les intrants vierges à l'identique.
Par 1 t de liant LC³ (à titre indicatif)
| Entrée | Quantité | Notes |
|---|---|---|
| Clinker (réduit) | ~40–55% | Phases à basse température préférées |
| Argile calcinée | ~30–45% | 700–900 °C |
| Calcaire (fin) | ~10–15% | Synergie avec l'argile |
| Gypse & ajustements | ~3–5% | Ensemble de contrôle |
Utilisez des argiles et du calcaire locaux. Les calcineurs électrifiés font de la géographie notre alliée.
Empreinte & voisins
Surfaces (indicatives)
- Verre solaire, 1 Mt/an (4 lignes) : ~60–100 ha (bâtiments & cours)
- Briques/blocs, 0,5 Mt/an : ~15–30 ha (avec parcs à matériaux)
- Liant, 1 Mt/an : ~30–60 ha (carrière + usine)
- Champs PV (min) : voir scénarios ; paysagés en prairies solaires
Air & eau
- Tous les fours/kilns sont fermés ; les filtres à manches & épurateurs maintiennent les PM basses.
- Boucles de refroidissement fermées ; le lac amortit les saisons (Part 1).
- Le bruit est étouffé ; la lumière est maîtrisée ; les faucons gardent leur ciel.
Q&A [open]
« La fusion du verre n'est-elle pas énergivore ? »
C'est le cas — c'est pourquoi nous utilisons l'électricité. Notre usine solaire de semences (Post 3) produit des mégawatts ; le verre les transforme en collecteurs solaires qui en produisent davantage. Le calcin et la récupération de chaleur réduisent encore l'appétit.
« Les fours électriques fabriquent-ils des briques aussi solides ? »
Oui. La résistance dépend de la chimie et du profil de température, pas du contact avec les flammes. Le contrôle électrique est plus précis, donc la qualité devient ennuyeusement répétable.
« Qu'en est-il du CO₂ de procédé du ciment ? »
Nous réduisons le clinker (LC³), fonctionnons à des températures plus basses avec des électrons, et utilisons le durcissement par carbonatation pour lier le CO₂ dans les blocs. Le liant cesse d'être un événement météorologique et devient, simplement, une recette.
« Ces usines peuvent-elles vivre près des villes ? »
C'est le plan. Fourneaux électriques, lignes fermées, convoyeurs couverts et surveillance transparente transforment « l'industrie lourde » en un voisin poli avec un grand parc (le lac).
À suivre : Factories That Build Factories — Modular Lines & Rapid Cloning (Part 10). Le kit qui nous permet de multiplier l'industrie propre comme des semis après la pluie.