Série: Mineração & Materiais • Parte 12 de 14
Indústria Circular: Resíduo = Entrada
Projetamos o campus como um organismo vivo: calor é comida, água é sangue, e “resíduo” é um colega de quarto com um trabalho. Nesta parte, conectamos os circuitos — metal, calor, água, gases, minerais — para que vizinhos alimentem vizinhos e nada se perca.
Missão de hoje
Mapeie cada subproduto para um comprador ao lado.
Publique tamanhos de circuitos pré-calculados.
Prove que um campus pode ser silencioso, limpo e útil para sua cidade.
Por que circular (física primeiro, romance depois)
Nós não “compensamos” — nós interligamos. Os mesmos elétrons (Parte 3) que fundem metais (Partes 4–6) também acionam bombas, fornos (Parte 9) e data halls (Parte 11). Isso nos permite direcionar calor, água e subprodutos de propósito: todo fluxo de saída é um menu, e todo o campus está faminto.
- Loops curtos vencem: mover calor 80 m é mais barato que transportar combustível 800 km.
- Portos padrão: MEC‑48/96 mantêm trocas rápidas (Parte 10).
- Formas perfeitas, não resíduos: rejeitos/tijolos/blocos permanecem locais (Partes 1, 8, 9).
Ciclos de materiais (sucata, cacos e afins)
Metais
- Aço: EAF funde sucata das nossas próprias usinas & clientes. Taxa típica de sucata em circuito fechado: 20–35% da produção.
- Alumínio: remelt retorna <10% da energia virgem; mantenha um fluxo de sucata limpo por liga (Parte 6).
- Cobre: cortar & refinar rejeitos da oficina → ER → cátodo 99,99%; escória volta para os ânodos.
Vidro & silício
- Cacos de vidro: 20–35% do lote em massa; reduz energia e desgaste do forno (Parte 9).
- Retalhos de PV: retornam para o lote de vidro ou trilhos de alumínio; células vão para recicladores especializados; projetamos para desmontagem (Parte 3).
Embalagem & paletes
Paletes reutilizáveis de aço/alumínio com cantos parafusados. Eles voltam nas cargas de retorno, são escaneados e usados novamente. O papelão tem uma função: proteger ópticos, depois entra no ciclo do papel.
Circuitos de calor (sem pluma, apenas vizinhos)
Fontes (campus típico)
| Unidade | Grau | Recuperável | Notas |
|---|---|---|---|
| Gás residual do EAF & dossel | Médio/Alto | ~8–15 MWth | Para vapor, secadores |
| Recozimento/temperamento de vidro | Baixo/Médio | ~6–12 MWth | Para secadores, edifícios |
| Pavilhão de eletro-refino | Baixo | ~1–3 MWth | Bobinas ar→água |
| Racks de computação (Parte 11) | Baixo | ~18–20 MWth | Circuito líquido 45–60 °C |
Sumidouros (onde o calor ganha a vida)
- Secadores de produto (minério, tijolos, revestimentos)
- Água quente doméstica & HVAC predial
- Etapas do processo de baixa temperatura (decapagem, lavagem)
- Circuito distrital para piscina da cidade, estufas, lavanderias
Regra prática: capture tudo acima de 30 °C. Se um fluxo não for útil hoje, armazene-o ou mova-o 80 m para alguém que sorria.
Circuitos de água (fechados por padrão)
Anatomia da rede
- Bruto → processo → polimento → reciclagem; descarte para blocos/aglutinantes.
- A chuva dos prados PV alimenta a reposição; o lago amortiza as estações (Parte 1).
- Separe circuitos limpos/sujos para que o limpo permaneça limpo.
Números de planejamento
| Linha | Taxa de reciclagem | Reposição | Notas |
|---|---|---|---|
| Resfriamento de metais | ~90–98% | ~2–10% | Torres fechadas/HEX |
| Vidro & coaters | ~85–95% | ~5–15% | Filtros + RO |
| Battery metals | ~80–95% | ~5–20% | Depende da rota de lixiviação |
O blowdown mineraliza blocos (Parte 9) em vez de encontrar um rio.
Gases & reagentes (fazem a química funcionar)
Subproduto → Produto
| De | Torna-se | Usado por |
|---|---|---|
| SO₂ da fundição (sulfetos de Cu) | H₂SO₄ (ácido sulfúrico) | Oficinas de lixiviação (battery metals) |
| LC³ e‑calciner CO₂ | Fluxo de CO₂ | Cura por carbonatação para blocos |
| Calcular bombas & acionamentos | Calor de baixa qualidade | Secadores • HVAC • Estufas |
| Resíduos de filtro de vidro | Sílica fina | Ligante mistura • blocos |
Sanidade do reagente
- Preferir sistemas de sulfato, amônia e carbonato com fechamentos conhecidos.
- Envolver caminhos de vapor; lavar para produto (ácido/base) em vez de ventilar.
- Neutralização projetada para produzir sólidos vendáveis, não lama misteriosa.
De onde exatamente vem o CO₂ para a cura?
Do calciner elétrico (Parte 9): calcário no LC³ libera CO₂ em temperaturas controladas. Como o forno é selado e elétrico, capturamos e comprimimos esse fluxo para curar blocos e painéis. Ciclo curto, sem chaminé.
Subprodutos minerais → produtos (nada se perde)
Escórias de EAF & fundição
- Peneira e ímã: grosso → base para estrada, finos → mistura de ligante (com LC³).
- Envelhecer/tratar a vapor para travar cal livre; certificar como qualquer material.
Concentrador & rejeitos
- Resíduos ricos em areia para blocos prensados (Parte 9) curados com CO₂.
- Finas ricas em argila para argila calcinada para LC³ (Parte 9).
Mas é seguro?
Nós só reciclamos fluxos inertes e testados com QA contínua. Qualquer coisa que não se comporte se torna um monólito estabilizado e revestido — e continuamos reduzindo essa categoria.
Livro razão do ciclo do campus (pré-calculado)
“Campus de Um Gigatonelada” — exemplos de vínculos (estado estacionário)
Aproximadamente: aço 1 Mt/ano • vidro 1 Mt/ano • produtos químicos para baterias 0,1–0,3 Mt/ano • computação 20 MW.
| Loop | Fluxo | De | Para | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Sucata de aço | ~0,25 Mt/ano | Moinhos/clientes | EAF | 25% de retorno em circuito fechado |
| Sucata de alumínio | ~0,12 Mt/ano | Extrusões | Refusão | Refusão de baixa energia |
| Caco | ~0,25–0,35 Mt/ano | Linhas de vidro | Lote do fundidor | 20–35% do lote |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/ano | Fundição de Cu | Oficinas de lixiviação | SX/EW & polimento |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/ano | Calcinador LC³ | Cura de blocos | Gás de cura de ciclo curto |
| Calor de baixa qualidade | ~30–40 MWth | Computação & linhas | Secadores/HVAC | Circuito de 45–60 °C |
| Água de processo | ~85–95% reciclagem | Todas as linhas | Rede de água | Reposição via chuva & lago |
| Escória/areia para blocos | ~0.2–0.6 Mt/ano | Moinhos/resíduos | Fábrica de blocos | Curado com CO₂ |
Os valores são pontos de planejamento para manter os designs concretos; os reais são ajustados pela receita do local.
Placar (metas)
- Circularidade de materiais: ≥ 90% interna por massa (ex-produto)
- Reciclagem de água: ≥ 90% em média nos circuitos
- Captura de calor: ≥ 70% do recuperável de baixa/média qualidade
- Resíduos para aterro: ≤ 1–3% do fluxo total de massa, estabilizado
Benefícios para o vizinho
- Água quente distrital a custo (escolas, piscinas, clínicas)
- Blocos & painéis precificados para construções locais
- Empregos ligados à manutenção e QA — o tipo silencioso
Cenários pré-calculados
Cenário A — Dueto Aço + Vidro
Aço 1 Mt/ano + Vidro solar 1 Mt/ano.
| Loop | Valor | Nota |
|---|---|---|
| Reutilização de calor | ~20–30 MWth | EAF & recozimento → secadores/HVAC |
| Fração de cacos | ~25–35% | Reduz kWh/t do forno |
| Retorno de sucata | ~25–30% | Sucata interna & do cliente |
| Reciclagem de água | ~90–95% | Design de dois loops |
Cenário B — Cobre + metais para bateria
Cátodo de cobre 1 Mt/ano + sulfatos de Ni/Co 100 kt/ano.
| Loop | Valor | Nota |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/ano | Alimentações de lixiviação • sem flare |
| Calor ER | ~2–4 MWth | Bobinas ar→água para secadores |
| Reciclagem de água | ~85–95% | Polimento + RO |
Cenário C — cidade ancorada em Compute
Calcular 20 MW + tijolos/blocos 0,5 Mt/ano + cargas comunitárias.
| Loop | Valor | Nota |
|---|---|---|
| Calor residual para o distrito | ~18–20 MWth | Fornecimento de 45–60 °C |
| Gás de cura CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/ano | Do calciner LC³ |
| Reciclagem de água | >90% | Secadores com bomba de calor |
O salão de dados se torna uma utilidade cívica: calor silencioso no inverno, resfriamento silencioso no verão.
Perguntas e Respostas
“Zero‑resíduos é realista?”
Zero‑aterro é realista; zero‑massa não é. Projetamos para que >90% da massa permaneça nos loops, 7–9% se torne produtos para outros, e o pequeno restante problemático seja estabilizado e armazenado corretamente — enquanto continuamos a reduzi-lo.
“O que acontece se um loop estiver fora?”
Mantemos buffers: tanques térmicos, tanques de reagentes e áreas de armazenamento para blocos. Portos MEC (Parte 10) nos permitem redirecionar rapidamente. Se um vizinho tirar uma soneca, o armazenamento cobre a hora/dia até ele acordar.
“Como você prova isso para os vizinhos?”
Monitores contínuos de ar, água e ruído com painéis públicos. Se uma linha falhar, os alarmes vão para nós e para a cidade. Confiança é um parâmetro de design, não um comunicado de imprensa.
A seguir — Comunidades ao Redor de Lagos (Parte 13 de 14). Vamos planejar cidades que crescem ao redor dos futuros lagos da Parte 1 — escolas, mercados e casas que consomem pouca energia e apreciam a vista.