Serie: Mining & Materials • Parte 12 di 14
Industria circolare: Rifiuti = Input
Abbiamo progettato il campus come un organismo vivente: il calore è cibo, l'acqua è sangue e i “rifiuti” sono un coinquilino con un lavoro. In questa parte colleghiamo i circuiti — metallo, calore, acqua, gas, minerali — così i vicini si alimentano a vicenda e nulla si disperde.
Missione di oggi
Mappare ogni sottoprodotto a un acquirente vicino.
Pubblicare le dimensioni dei circuiti pre-calcolate.
Dimostrare che un campus può essere silenzioso, pulito e utile alla sua città.
Perché circolare (prima la fisica, poi il romanticismo)
Non “compensiamo” — ci incastriamo. Gli stessi elettroni (Parte 3) che fondono i metalli (Parti 4–6) alimentano anche pompe, forni (Parte 9) e sale dati (Parte 11). Questo ci permette di indirizzare calore, acqua e sottoprodotti con uno scopo: ogni uscita è un menu, e tutto il campus ha fame.
- I circuiti brevi vincono: spostare calore di 80 m costa meno che trasportare carburante per 800 km.
- Porti standard: MEC‑48/96 mantengono veloci gli scambi (Parte 10).
- Forme ordinate, non rifiuti: residui/mattoni/blocchi restano locali (Parti 1, 8, 9).
Circuiti dei materiali (rottami, cullet e affini)
Metalli
- Acciaio: l'EAF fonde rottami dai nostri stessi impianti e clienti. Tasso tipico di rottame a circuito chiuso: 20–35% della produzione.
- Alluminio: il rifusione restituisce <10% dell'energia vergine; mantenere un flusso di rottame pulito per lega (Parte 6).
- Rame: taglia e affina i rifiuti di officina → ER → catodo al 99,99%; la scoria torna agli anodi.
Vetro & silicio
- Cullet: 20–35% del lotto in massa; riduce energia e usura del forno (Parte 9).
- Scarti PV: ritorno al lotto di vetro o alle guide in alluminio; le celle vanno a riciclatori specializzati; progettiamo per lo smontaggio (Parte 3).
Imballaggi & pallet
Pallet in acciaio/alluminio riutilizzabili con angoli avvitati. Tornano a casa nei viaggi di ritorno, vengono scansionati e ripartono. Il cartone ha un solo compito: proteggere l'ottica, poi entra nel ciclo della carta.
Circuiti termici (nessuna colonna di fumo, solo vicini)
Fonti (tipico campus)
| Unità | Grado | Recuperabile | Note |
|---|---|---|---|
| Gas di scarico EAF e canopy | Medio/Alto | ~8–15 MWth | Verso vapore, essiccatori |
| Ricottura/indurimento vetro | Basso/Medio | ~6–12 MWth | Verso essiccatori, edifici |
| Sala di elettrolucidatura | Basso | ~1–3 MWth | Bobine aria→acqua |
| Rack di calcolo (Parte 11) | Basso | ~18–20 MWth | Circuito liquido 45–60 °C |
Pozzi termici (dove il calore guadagna)
- Essiccatori di prodotto (minerale, mattoni, rivestimenti)
- Acqua calda sanitaria e HVAC dell'edificio
- Fasi di processo a bassa temperatura (decapaggio, lavaggio)
- Circuito distrettuale verso piscina comunale, serre, lavanderie
Regola pratica: cattura tutto sopra i 30 °C. Se un flusso non è utile oggi, conservalo o spostalo di 80 m a qualcuno che sorride.
Circuiti d'acqua (chiusi di default)
Anatomia della rete
- Grezzo → processo → lucidatura → riciclo; scarico verso blocchi/leganti.
- La pioggia dai prati PV alimenta il make‑up; il lago ammortizza le stagioni (Parte 1).
- Circuiti puliti/sporchi separati così il pulito resta pulito.
Numeri di pianificazione
| Linea | Tasso di riciclo | Make‑up | Note |
|---|---|---|---|
| Raffreddamento metalli | ~90–98% | ~2–10% | Torri chiuse/HEX |
| Vetri & rivestitori | ~85–95% | ~5–15% | Filtri + RO |
| Metalli per batterie | ~80–95% | ~5–20% | Dipende dal percorso di lisciviazione |
Il blowdown mineralizza i blocchi (Parte 9) invece di raggiungere un fiume.
Gas & reagenti (fanno comportare la chimica)
Sottoprodotto → Prodotto
| Da | Diventa | Utilizzato da |
|---|---|---|
| SO₂ da fonderia (solfuri di Cu) | H₂SO₄ (acido solforico) | Impianti di lisciviazione (metalli per batterie) |
| LC³ e‑calciner CO₂ | Flusso di CO₂ | Cura di carbonatazione per blocchi |
| Calcolare pompe & azionamenti | Calore a bassa temperatura | Essiccatori • HVAC • Serre |
| Polveri da filtro a maniche in vetro | Silice fine | Leganti per miscele • blocchi |
Sanità del reagente
- Preferire sistemi di solfato, ammoniaca e carbonato con chiusure note.
- Racchiudere i percorsi del vapore; depurare in prodotto (acido/base) invece di ventilare.
- Progettare la neutralizzazione per ottenere solidi vendibili, non fango misterioso.
Da dove proviene esattamente il CO₂ per l'indurimento?
Dal calcinatore elettrico (Parte 9): la pietra calcarea in LC³ rilascia CO₂ a temperature controllate. Poiché il forno è sigillato ed elettrico, catturiamo e comprimiamo quel flusso per indurire blocchi e pannelli. Ciclo breve, senza camino.
Sottoprodotti minerali → prodotti (nulla si disperde)
Scorie EAF & fonderia
- Setacciare e magnete: grossolano → base stradale, fini → miscela legante (con LC³).
- Invecchiare/trattare a vapore per fissare la calce libera; certificare come qualsiasi materiale.
Concentratore & scarti
- Scarti ricchi di sabbia a blocchi pressati (Parte 9) induriti con CO₂.
- Fini ricchi di argilla a argilla calcinata per LC³ (Parte 9).
Ma è sicuro?
Ricicliamo solo flussi inerti, testati con QA continua. Qualsiasi cosa che non si comporta diventa un monolite stabilizzato e rivestito — e continuiamo a ridurre quella categoria.
Registro del ciclo del campus (pre-calcolato)
Campus da "One‑Gigaton" — legami di esempio (stato stazionario)
Approssimativamente: acciaio 1 Mt/anno • vetro 1 Mt/anno • prodotti chimici per batterie 0,1–0,3 Mt/anno • calcolo 20 MW.
| Ciclo | Flusso | Da | A | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Rottami di acciaio | ~0,25 Mt/anno | Mulini/clienti | EAF | 25% di ritorno a circuito chiuso |
| Rottami di alluminio | ~0,12 Mt/anno | Estrusioni | Rifusione | Rifusione a bassa energia |
| Cullet | ~0,25–0,35 Mt/anno | Linee del vetro | Lotto del forno | 20–35% del lotto |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/anno | Fonderia Cu | Reparti di lisciviazione | SX/EW & lucidatura |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/anno | Calcinatore LC³ | Cura blocchi | Gas di cura a ciclo breve |
| Calore a bassa temperatura | ~30–40 MWth | Calcolo & linee | Essiccatori/HVAC | Circuito a 45–60 °C |
| Acqua di processo | ~85–95% riciclo | Tutte le linee | Rete idrica | Rifornimento tramite pioggia & lago |
| Scorie/sabbia per blocchi | ~0.2–0.6 Mt/anno | Mills/cocci | Impianto di blocchi | Indurito con CO₂ |
I valori sono punti di pianificazione per mantenere concreti i progetti; i dati reali si adattano in base alla ricetta del sito.
Tabellone (obiettivi)
- Circularità dei materiali: ≥ 90% interna in massa (escluso prodotto)
- Riciclo dell'acqua: ≥ 90% in media nei circuiti
- Recupero del calore: ≥ 70% del calore recuperabile a bassa/media temperatura
- Rifiuti in discarica: ≤ 1–3% del flusso di massa totale, stabilizzati
Benefici per i vicini
- Acqua calda di distretto a costo (scuole, piscine, cliniche)
- Blocchi & pannelli prezzati per costruzioni locali
- Lavori legati a manutenzione e QA — quelli silenziosi
Scenari pre-calcolati
Scenario A — Duetto Acciaio + Vetro
Acciaio 1 Mt/anno + Vetro solare 1 Mt/anno.
| Ciclo | Valore | Nota |
|---|---|---|
| Riutilizzo del calore | ~20–30 MWth | EAF & ricottura → asciugatrici/HVAC |
| Frazione di calcinaccio | ~25–35% | Riduce kWh/t del forno |
| Ritorno rottami | ~25–30% | Rottami interni & clienti |
| Riciclo dell’acqua | ~90–95% | Progetto a due cicli |
Scenario B — Rame + metalli per batterie
Catodo di rame 1 Mt/anno + solfati di Ni/Co 100 kt/anno.
| Ciclo | Valore | Nota |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/anno | Alimentazioni leach • senza flare |
| Calore ER | ~2–4 MWth | Bobine aria→acqua per essiccatori |
| Riciclo dell’acqua | ~85–95% | Lucidatura + RO |
Scenario C — Città ancorata al calcolo
Calcolare 20 MW + mattoni/blocchi 0,5 Mt/anno + carichi della comunità.
| Ciclo | Valore | Nota |
|---|---|---|
| Calore di scarto al distretto | ~18–20 MWth | Fornitura 45–60 °C |
| Gas di cura CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/anno | Dal calcinatore LC³ |
| Riciclo dell’acqua | >90% | Asciugatrici a pompa di calore |
La sala dati diventa un servizio civico: calore silenzioso in inverno, raffreddamento silenzioso in estate.
Domande e risposte
“Lo zero‑rifiuti è realistico?”
Zero‑landfill è realistico; zero‑massa no. Progettiamo in modo che >90% della massa rimanga nei circuiti, il 7–9% diventi prodotti per altri, e la piccola parte problematica venga stabilizzata e immagazzinata correttamente — mentre continuiamo a ridurla.
“Cosa succede se un circuito è inattivo?”
Manteniamo buffer: serbatoi termici, serbatoi di reagenti e aree di stoccaggio per blocchi. I porti MEC (Parte 10) ci permettono di deviare rapidamente. Se un vicino si ferma, lo stoccaggio copre l’ora/giorno fino al suo risveglio.
“Come lo dimostri ai vicini?”
Monitoraggi continui su aria, acqua e rumore con dashboard pubbliche. Se una linea ha un problema, gli allarmi arrivano sia a noi che alla città. La fiducia è un parametro di progettazione, non un comunicato stampa.
In arrivo — Communities Around Lakes (Parte 13 di 14). Pianificheremo città che crescono intorno ai futuri laghi della Parte 1 — scuole, mercati e case che consumano poca energia e amano il panorama.