Serie: Mijnbouw & Materialen • Deel 12 van 14
Circulaire Industrie: Afval = Input
We hebben de campus ontworpen als een levend organisme: warmte is voedsel, water is bloed, en “afval” is een huisgenoot met een baan. In dit deel bedraden we de lussen — metaal, warmte, water, gassen, mineralen — zodat buren buren voeden en niets wegzwerft.
Missie van vandaag
Breng in kaart elk bijproduct naar een koper naast de deur.
Publiceer vooraf berekende lusgroottes.
Bewijs dat een campus stil, schoon en netto nuttig kan zijn voor zijn stad.
Waarom circulair (eerst natuurkunde, dan romantiek)
We "compenseren" niet — we vergrendelen. Dezelfde elektronen (Deel 3) die metalen smelten (Delen 4–6) drijven ook pompen, ovens (Deel 9) en datacenters (Deel 11). Zo kunnen we warmte, water en bijproducten doelgericht sturen: elke uitstroom is een menu, en de hele campus heeft honger.
- Korte lussen winnen: warmte 80 m verplaatsen is goedkoper dan brandstof 800 km pijpen.
- Standaard havens: MEC‑48/96 houden wissels snel (Deel 10).
- Schipshape, geen afval: tailings/stenen/blokken blijven lokaal (Delen 1, 8, 9).
Materiaal lussen (schroot, scherven en aanverwanten)
Metalen
- Staal: EAF smelt schroot van onze eigen walsen & klanten. Typisch gesloten-lus schrootpercentage: 20–35% van de output.
- Aluminium: hervermelten kost <10% van de energie van nieuw materiaal; houd een schone schrootstroom per legering (Deel 6).
- Koper: hakken & verfijnen van werkplaatsafkeur → ER → 99,99% kathode; slak gaat terug naar anodes.
Glas & silicium
- Scherven: 20–35% batch naar massa; vermindert energie en slijtage van de smeltoven (Deel 9).
- PV-afsnijdsels: terug naar glasbatch of aluminium rails; cellen gaan naar gespecialiseerde recyclers; we ontwerpen voor demontage (Deel 3).
Verpakking & pallets
Herbruikbare stalen/aluminium pallets met opgeschroefde hoeken. Ze komen mee terug op retourritten, worden gescand en gaan weer mee. Karton heeft één taak: optiek beschermen, daarna de papierkringloop in.
Warmtelussen (geen pluim, alleen buren)
Bronnen (typische campus)
| Eenheid | Kwaliteit | Terugwinbaar | Notities |
|---|---|---|---|
| EAF afgas & canopy | Midden/Hoog | ~8–15 MWth | Naar stoom, drogers |
| Glas gloeien/temperen | Laag/Midden | ~6–12 MWth | Naar drogers, gebouwen |
| Elektroraffinagehal | Laag | ~1–3 MWth | Lucht→water spoelen |
| Compute racks (Part 11) | Laag | ~18–20 MWth | Vloeistoflus 45–60 °C |
Zinkbakken (waar warmte geld verdient)
- Productdrogers (erts, bakstenen, coatings)
- Warm tapwater & gebouw HVAC
- Laagtemperatuurprocesstappen (pekelbad, wassen)
- Districtlus naar stadszwembad, kassen, wasserijen
Vuistregel: vang alles boven 30 °C. Als een stroom vandaag niet bruikbaar is, sla het op of verplaats het 80 m naar iemand die lacht.
Waterlussen (standaard gesloten)
Netwerkanatomie
- Ruw → proces → polijsten → recyclen; blowdown naar blokken/binders.
- Regen van PV-weiden voedt make‑up; meer buffert seizoenen (Deel 1).
- Scheid schone/vuil lussen zodat schoon schoon blijft.
Planningscijfers
| Lijn | Recyclepercentage | Make‑up | Notities |
|---|---|---|---|
| Koeling metalen | ~90–98% | ~2–10% | Gesloten torens/HEX |
| Glas & coaters | ~85–95% | ~5–15% | Filters + RO |
| Battery metals | ~80–95% | ~5–20% | Afhankelijk van leach-route |
Blowdown mineraliseert blokken (Deel 9) in plaats van een rivier te bereiken.
Gassen & reagentia (laten chemie werken)
Bijproduct → Product
| Van | Wordt | Gebruikt door |
|---|---|---|
| Smelter SO₂ (Cu sulfiden) | H₂SO₄ (zwavelzuur) | Leach shops (battery metals) |
| LC³ e‑calciner CO₂ | CO₂-stroom | Carbonatie uitharding voor blokken |
| Bereken pompen & aandrijvingen | Laagwaardige warmte | Drogers • HVAC • Kassen |
| Glas stofafscheider fijnstof | Fijne silica | Bindmiddel mengsels • blokken |
Reagens gezond verstand
- Geef de voorkeur aan sulfaat-, ammoniak- en carbonaatsystemen met bekende afsluitingen.
- Sluit dampwegen af; scrub naar product (zuur/basis) in plaats van te ventileren.
- Ontwerp neutralisatie om verkoopbare vaste stoffen te produceren, geen mysterie modder.
Waar komt CO₂ voor het uitharden precies vandaan?
Van de elektrische calcineerder (Deel 9): kalksteen in LC³ geeft CO₂ af bij gecontroleerde temperaturen. Omdat de oven gesloten en elektrisch is, vangen we die stroom op en comprimeren we die voor het uitharden van blokken en panelen. Korte lus, geen schoorsteen.
Minerale bijproducten → producten (niets raakt verloren)
EAF & smelterslakken
- Zeef en magneet: grof → fundering voor wegen, fijn → bindermengsel (met LC³).
- Veroudering/stoombehandeling om vrije kalk te fixeren; certificeren als elk materiaal.
Concentrator & tailings
- Zand-rijke tailings tot geperste blokken (Deel 9) uitgehard met CO₂.
- Klei-rijke fijnstoffen tot gecalcineerde klei voor LC³ (Deel 9).
Maar is het veilig?
We upcyclen alleen inert, getest stromen met continue QA. Alles wat zich niet gedraagt, wordt een gestabiliseerde, beklede monoliet — en we blijven die categorie verkleinen.
Campus loopboekhouding (vooraf berekend)
“One‑Gigaton Campus” — voorbeeldverbindingen (steady‑state)
Globaal: staal 1 Mt/jaar • glas 1 Mt/jaar • batterijchemicaliën 0,1–0,3 Mt/jaar • rekenkracht 20 MW.
| Loop | Stroom | Van | Naar | Opmerking |
|---|---|---|---|---|
| Schrootstaal | ~0,25 Mt/jaar | Fabrieken/klanten | EAF | 25% gesloten kringloop retour |
| Al-schroot | ~0,12 Mt/jaar | Extrusies | Herverwerking | Laag energie herverwerking |
| Scherven | ~0,25–0,35 Mt/jaar | Glaslijnen | Smeltbatch | 20–35% van de batch |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/jaar | Cu smelter | Uitlogingswerkplaatsen | SX/EW & polijsten |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/jaar | LC³ calcineerder | Blokuitharding | Korte-lus uithardingsgas |
| Laagwaardige warmte | ~30–40 MWth | Computer & lijnen | Drogers/HVAC | 45–60 °C lus |
| Proceswater | ~85–95% recycling | Alle lijnen | Waternet | Aanvulling via regen & meer |
| Slak/zand naar blokken | ~0.2–0.6 Mt/jaar | Molens/staarten | Blokkenfabriek | CO₂‑gehard |
Waarden zijn planningspunten om ontwerpen concreet te houden; werkelijke waarden worden per site recept aangepast.
Scorebord (doelen)
- Materialen circulariteit: ≥ 90% intern op massa (ex-product)
- Water recycling: ≥ 90% gemiddeld over lussen
- Warmte terugwinning: ≥ 70% van terugwinbare lage/middelmatige graad
- Afval naar stortplaats: ≤ 1–3% van de totale massastroom, gestabiliseerd
Voordelen voor de buur
- District warm water tegen kostprijs (scholen, zwembaden, klinieken)
- Blokken & panelen geprijsd voor lokale bouw
- Banen verbonden aan onderhoud en QA — het stille soort
Vooraf berekende scenario's
Scenario A — Staal + Glass duet
Staal 1 Mt/jaar + Solar glass 1 Mt/jaar.
| Loop | Waarde | Opmerking |
|---|---|---|
| Warmte hergebruik | ~20–30 MWth | EAF & anneal → drogers/HVAC |
| Cullet fractie | ~25–35% | Vermindert smeltoven kWh/t |
| Schroot retour | ~25–30% | Intern & klant schroot |
| Waterrecycling | ~90–95% | Twee-lus ontwerp |
Scenario B — Koper + Batterij metalen
Koper kathode 1 Mt/jaar + Ni/Co sulfaten 100 kt/jaar.
| Loop | Waarde | Opmerking |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/jaar | Voedt leach • geen flares |
| ER warmte | ~2–4 MWth | Lucht→water spoelen naar drogers |
| Waterrecycling | ~85–95% | Polijsten + RO |
Scenario C — Compute-gebonden stad
Bereken 20 MW + bakstenen/blokken 0,5 Mt/jaar + gemeenschapsbelastingen.
| Loop | Waarde | Opmerking |
|---|---|---|
| Restwarmte naar wijk | ~18–20 MWth | 45–60 °C toevoer |
| CO₂ uithardingsgas | ~0,05–0,12 Mt/jaar | Van LC³ calcineerder |
| Waterrecycling | >90% | Warmtepompdrogers |
De datahal wordt een openbare voorziening: stille warmte in de winter, stille koeling in de zomer.
Q&A
“Is zero‑waste realistisch?”
Zero‑landfill is realistisch; zero‑mass niet. We ontwerpen zo dat >90% van de massa in lussen blijft, 7–9% producten voor anderen wordt, en de kleine, slecht functionerende rest wordt gestabiliseerd en correct opgeslagen — terwijl we het blijven verkleinen.
“Wat gebeurt er als een lus uitvalt?”
We houden buffers aan: thermische tanks, reagentia tanks en opslag voor blokken. MEC-poorten (Deel 10) laten ons snel omleiden. Als een buur slaapt, overbrugt opslag het uur/de dag totdat hij wakker wordt.
“Hoe bewijs je het aan de buren?”
Continue monitors voor lucht, water en geluid met openbare dashboards. Als er een storing is, gaan de alarmen naar zowel ons als de stad. Vertrouwen is een ontwerpparameter, geen persbericht.
Vervolgens — Communities Around Lakes (Deel 13 van 14). We plannen steden die groeien rond de toekomstige meren uit Deel 1 — scholen, markten en huizen die energie zuinig gebruiken en van het uitzicht houden.