Serie: Mining & Materials • Del 12 av 14
Cirkulär industri: Avfall = Insats
Vi designade campus som en levande organism: värme är mat, vatten är blod, och ”avfall” är en rumskamrat med ett jobb. I denna del kopplar vi looparna — metall, värme, vatten, gaser, mineraler — så att grannar matar grannar och inget försvinner.
Dagens uppdrag
Kartlägg varje biprodukt till en köpare intill.
Publicera förberäknade loopstorlekar.
Bevisa att en campus kan vara tyst, ren och netto‑nyttig för sin stad.
Varför cirkulär (fysik först, romantik sedan)
Vi ”kompenserar” inte — vi sammanlänkar. Samma elektroner (Del 3) som smälter metaller (Delar 4–6) driver också pumpar, ugnar (Del 9) och datacenter (Del 11). Det låter oss styra värme, vatten och biprodukter med avsikt: varje utflöde är en meny, och hela campus är hungrigt.
- Korta loopar vinner: att flytta värme 80 m är billigare än att leda bränsle 800 km.
- Standardhamnar: MEC‑48/96 håller byten snabba (Del 10).
- Färdiga produkter, inte avfall: slagg/tegel/block stannar lokalt (Delar 1, 8, 9).
Materialloopar (skrot, cullet och vänner)
Metaller
- Stål: EAF smälter skrot från våra egna valsverk & kunder. Typisk sluten skrotcykel: 20–35% av produktionen.
- Aluminium: omsmältning återvinner <10% av jungfrulig energi; håll en ren skrotström per legering (Del 6).
- Koppar: hacka & raffinera verkstadsavslag → ER → 99,99% katod; slagg går tillbaka till anoder.
Glas & kisel
- Cullet: 20–35% batch efter vikt; minskar energi och smältningsslitage (Del 9).
- PV-avskärningar: återgå till glasbatch eller aluminiumräls; celler går till specialiserade återvinnare; vi designar för demontering (Del 3).
Förpackningar & pallar
Återanvändbara stål-/aluminiumpallar med bultade hörn. De kommer hem på returresor, skannas och används igen. Kartong har ett jobb: skydda optik, sedan in i pappersloopen.
Värmeslingor (ingen plommon, bara grannar)
Källor (typisk campus)
| Enhet | Kvalitet | Återvinningsbar | Anteckningar |
|---|---|---|---|
| EAF avgas & canopy | Medel/Hög | ~8–15 MWth | Till ånga, torktumlare |
| Glas glödgning/härdning | Låg/Medel | ~6–12 MWth | Till torktumlare, byggnader |
| Elektroraffinaderihall | Låg | ~1–3 MWth | Luft→vatten-spolar |
| Compute racks (Part 11) | Låg | ~18–20 MWth | Vätskekrets 45–60 °C |
Sänkor (där värme tjänar sitt uppehälle)
- Produkt torktumlare (malm, tegel, beläggningar)
- Varmvatten för hushåll & byggnadens HVAC
- Låga temperaturprocesssteg (inläggning, tvätt)
- Distriktskrets till stadspool, växthus, tvätterier
Tumregel: fånga allt över 30 °C. Om en ström inte är användbar idag, lagra den eller flytta den 80 m till någon som ler.
Vattenslingor (stängda som standard)
Nätverksanatomi
- Rå → process → polera → återvinn; blowdown till block/bindemedel.
- Regn från PV-ängar matar make‑up; sjön buffrar årstider (Del 1).
- Separera rena/smutsiga slingor så att rent förblir rent.
Planeringsnummer
| Linje | Återvinningsgrad | Make‑up | Anteckningar |
|---|---|---|---|
| Metallkylning | ~90–98% | ~2–10% | Stängda torn/HEX |
| Glas & beläggare | ~85–95% | ~5–15% | Filter + RO |
| Batterimetaller | ~80–95% | ~5–20% | Beror på lakningsväg |
Blowdown mineraliserar block (Del 9) istället för att möta en flod.
Gaser & reagenser (får kemin att fungera)
Biprodukt → Produkt
| Från | Blir | Används av |
|---|---|---|
| Smältverk SO₂ (Cu-sulfider) | H₂SO₄ (svavelsyra) | Lakningsverkstäder (batterimetaller) |
| LC³ e‑calciner CO₂ | CO₂-ström | Koldioxidhärdning för block |
| Beräkna pumpar & drivningar | Låggradig värme | Torktumlare • HVAC • Växthus |
| Glasfilterpåsefines | Fin kiseldioxid | Bindemedel blandningar • block |
Reagenssanitet
- Föredra sulfat-, ammoniak- och karbonatsystem med kända slutpunkter.
- Inneslut ångvägar; skrubba till produkt (syra/bas) istället för att släppa ut.
- Designa neutralisering för att ge försäljningsbara fasta ämnen, inte mystisk lera.
Varifrån kommer CO₂ för härdning, exakt?
Från elektrisk kalcinator (Del 9): kalksten i LC³ frigör CO₂ vid kontrollerade temperaturer. Eftersom ugnen är sluten och elektrisk, fångar och komprimerar vi den strömmen för härdning av block och paneler. Kort slinga, ingen skorsten.
Mineral biprodukter → produkter (inget försvinner)
EAF & smältugnsslagg
- Sikta och magnet: grovt → vägbas, fint → bindemedelsblandning (med LC³).
- Åldra/ånga behandla för att låsa fri kalk; certifiera som vilket material som helst.
Koncentrator & slagg
- Sandrika rester till pressade block (Del 9) härdade med CO₂.
- Lerhaltigt fint material till kalcinera lera för LC³ (Del 9).
Men är det säkert?
Vi återanvänder endast inerta, testade strömmar med kontinuerlig QA. Allt som inte beter sig blir en stabiliserad, fodrad monolit — och vi fortsätter krympa den kategorin.
Campus loop ledger (förberäknad)
”One‑Gigaton Campus” — exempelbindningar (steady‑state)
Ungefär: stål 1 Mt/år • glas 1 Mt/år • batterikemikalier 0,1–0,3 Mt/år • beräkna 20 MW.
| Loop | Flöde | Från | Till | Notera |
|---|---|---|---|---|
| Skrotstål | ~0,25 Mt/år | Valsverk/kunder | EAF | 25% sluten krets återföring |
| Al-skrot | ~0,12 Mt/år | Extrusioner | Omsmältning | Lågenergismältning |
| Krossat glas | ~0,25–0,35 Mt/år | Glaslinjer | Smältsats | 20–35% av satsen |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/år | Cu smältverk | Lakningsverkstäder | SX/EW & polering |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/år | LC³-kalkugn | Blockhärdning | Kortsluten härdgas |
| Låggradig värme | ~30–40 MWth | Datorer & linjer | Torktumlare/HVAC | 45–60 °C krets |
| Processvatten | ~85–95% återvinning | Alla linjer | Vattennät | Påfyllning via regn & sjö |
| Slagg/sand till block | ~0.2–0.6 Mt/år | Kvarnar/svansar | Blockfabrik | CO₂‑härdad |
Värden är planeringspunkter för att hålla designen konkret; faktiska värden justeras efter platsrecept.
Resultattavla (mål)
- Materialcirkularitet: ≥ 90% internt efter massa (ex‑produkt)
- Vattenåtervinning: ≥ 90% i genomsnitt över kretsar
- Värmeupptag: ≥ 70% av återvinningsbar låg/medel kvalitet
- Avfall till deponi: ≤ 1–3% av total massflöde, stabiliserat
Grannfördelar
- Fjärrvärme till självkostnadspris (skolor, pooler, kliniker)
- Block & paneler prissatta för lokala byggen
- Jobb kopplade till underhåll och QA — den tysta sorten
Förberäknade scenarier
Scenario A — Stål + Glasduett
Stål 1 Mt/år + Solglas 1 Mt/år.
| Loop | Värde | Notera |
|---|---|---|
| Värmeåtervinning | ~20–30 MWth | EAF & anlöpning → torktumlare/HVAC |
| Krossfraktion | ~25–35% | Minskar smältarens kWh/t |
| Skrotåtervinning | ~25–30% | Intern & kundskrot |
| Vattenåtervinning | ~90–95% | Två-loop design |
Scenario B — Koppar + batterimetaller
Kopparkatod 1 Mt/år + Ni/Co-sulfater 100 kt/år.
| Loop | Värde | Notera |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/år | Matningar lakning • inga flammor |
| ER-värme | ~2–4 MWth | Luft→vatten-spolar till torkare |
| Vattenåtervinning | ~85–95% | Polering + RO |
Scenario C — Beräkningsanknuten stad
Beräkna 20 MW + tegel/block 0,5 Mt/år + samhällsbelastningar.
| Loop | Värde | Notera |
|---|---|---|
| Spillvärme till fjärrvärme | ~18–20 MWth | 45–60 °C tillförsel |
| CO₂-härdgas | ~0,05–0,12 Mt/år | Från LC³-kalkugn |
| Vattenåtervinning | >90% | Värmepumps-torktumlare |
Datahallen blir en samhällsnytta: tyst värme på vintern, tyst kylning på sommaren.
Frågor & svar
”Är noll-avfall realistiskt?”
Noll-landfill är realistiskt; noll-massa är det inte. Vi designar så att >90% av massan stannar i slingorna, 7–9% blir produkter för andra, och den lilla, misskötta resten stabiliseras och lagras korrekt — samtidigt som vi fortsätter krympa den.
”Vad händer om en slinga är nere?”
Vi håller buffertar: termiska tankar, reagens-tankar och lagring för block. MEC-portar (Del 10) låter oss snabbt omdirigera. Om en granne vilar, täcker lagringen timmen/dagen tills den vaknar.
”Hur bevisar man det för grannarna?”
Kontinuerliga övervakare av luft, vatten och buller med offentliga instrumentpaneler. Om en linje krånglar går larm till både oss och staden. Förtroende är en designparameter, inte ett pressmeddelande.
Nästa ut — Communities Around Lakes (Del 13 av 14). Vi planerar städer som växer runt framtida sjöar från Del 1 — skolor, marknader och hem som dricker energi och älskar utsikten.