Sērija: Raktuves un materiāli • 12 daļa no 14
Cirkulārā rūpniecība: atkritumi = ieeja
Kampusu esam izstrādājuši kā dzīvu organismu: siltums — pārtika, ūdens — asinis, bet "atkritumi" — istabas biedrs ar darbu. Šajā daļā savienojam cilpas — metālu, siltuma, ūdens, gāzu, minerālu — lai kaimiņi barotu kaimiņus un nekas neizklīstu.
Šodienas uzdevums
Kartēt katru blakusproduktu pircējam blakus.
Publicēt iepriekš aprēķinātos cilpu izmērus.
Pierādīt, ka kampuss var būt kluss, tīrs un dot tīru labumu savai pilsētai.
Kāpēc cirkulārā (vispirms fizika, pēc tam romantika)
Mēs neko "nekompensējam" — mēs savienojam savā starpā. Tie paši elektroni (3 daļa), kas pavada metālus (4–6 daļas), arī griež sūkņus, krāsnis (9 daļa) un datu zāles (11 daļa). Tas ļauj mērķtiecīgi maršrutēt siltumu, ūdeni un blakus plūsmas: katrs izplūde — tas ir ēdienkarte, un viss kampuss — izsalcis.
- Īsākas cilpas uzvar: pārvietot siltumu 80 m ir lētāk nekā piegādāt kurināmo 800 km.
- Standarta pieslēgvietas: MEC‑48/96 ļauj ātras maiņas (10 daļa).
- Pārvadājam formas, ne atkritumus: atkritumu poligoni/ķieģeļi/bloki paliek vietā (1, 8, 9 daļas).
Materiālu cilpas (lūžņi, šukes un draugi)
Metāli
- Tērauds: EAF kausē lūžņus no mūsu dzirnavām un klientiem. Tipiska slēgtā cikla lūžņu atgriešana: 20–35 % produkcijas.
- Alumīnijs: pārkausēšanai nepieciešams <10 % primārās enerģijas; uzturiet tīru lūžņu plūsmu katram sakausējumam (6 daļa).
- Varu ražošana: atkritumus griežam un rafinējam → ER → 99,99 % katods; pelni atgriežas anodu ražošanā.
Stikls un silīcijs
- Šukes: 20–35 % partijas pēc svara; samazina enerģiju un kausējumu nodilumu (9 daļa).
- PV atliekas: atgriežas stikla partijā vai alumīnija sliedēs; elementi nonāk pie specializētiem pārstrādātājiem; projektējam izjaukšanai (3 daļa).
Iepakojumi un paletes
Daudzreizējās tērauda/alumīnija paletes ar skrūvējamiem stūriem. Atgriežas atpakaļgaitas reisos, tiek skenētas un atkal izsūtītas. Kartonam — viens darbs: aizsargāt optiku, tad papīra ciklā.
Siltuma cilpas (bez dūmu staba — tikai kaimiņi)
Avoti (tipiskajā kampa)
| Agregāts | Klase | Atgūstama | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| EAF izplūdes gāzes un pārsegs | Vid./augsta | ~8–15 MWth | Tvaikam, žāvētavām |
| Stikla atkarsēšana/tempering | Zema/vid. | ~6–12 MWth | Uz žāvētavām, ēkām |
| Elektro-rafinēšanas zāle | Zema | ~1–3 MWth | Gaisa→ūdens siltummaini |
| Aprēķinu plaukti (11 daļa) | Zema | ~18–20 MWth | Šķidruma cilpa 45–60 °C |
Lietotāji (kur siltums pelna)
- Ražošanas žāvētavas (ruda, ķieģeļi, pārklājumi)
- Karstais ūdens un ēku ŠVOK
- Zemtemperatūras procesa soļi (ēdinošā apstrāde, mazgāšana)
- Centralizēts kontūrs pilsētai: baseini, siltumnīcas, veļas mazgātavas
Prakses noteikums: ķeriet visu virs 30 °C. Ja šodien plūsma nav nepieciešama, uzkrājiet vai nosūtiet 80 m tur, kur kāds pasmaidīs.
Ūdens cilpas (pēc noklusējuma — slēgtas)
Tīkla „anatomiskā shēma“
- Zaļš → procesālais → galīgā attīrīšana → atkārtota izmantošana; notekūdeņi — uz blokiem/saistvielām.
- Lietus no PV pļavām papildina ūdens bilanci; ezers amortizē sezonas (1. daļa).
- Atdaliet tīrus/netīrus kontūrus, lai tīrais paliktu tīrs.
Plānošanas skaitļi
| Līnija | Atkārtota izmantošana | Papildinājums | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| Metālu dzesēšana | ~90–98 % | ~2–10 % | Slēgtas torņi/karstummaini |
| Stikls un pārklājuma līnijas | ~85–95 % | ~5–15 % | Filtri + RO |
| Akumulatoru metāli | ~80–95 % | ~5–20 % | Atkarīgs no izskalošanas maršruta |
Nupylas mineralizē blokus (9. daļa), nevis satiekas ar upi.
Gāzes un reaģenti (lai ķīmija darbotos)
Blakus → produkts
| No kurienes | Pārvēršas | Izmanto |
|---|---|---|
| Kausēšanas SO₂ (Cu sulfīdi) | H₂SO₄ (sērskābe) | Izskalošanas cehi (akumulatoru metāli) |
| LC³ elektriskā kalcinatora CO₂ | CO₂ plūsma | Bloku karbonātā cietēšana |
| Aprēķina sūkņi un piedziņas | Zema temperatūras siltums | Žāvētāji • ŠVOK • siltumnīcas |
| Stikla filtru putekļi | Smalks SiO₂ | Maisījumi ar rišikliem • bloki |
"Reaģentu \"veselais saprāts\""
- "Priekšroka sulfātu, amonija un karbonātu sistēmām ar zināmiem bilancēm."
- "Aizveriet tvaiku ceļus; attīriet līdz produktam (skābes/bāzes), nevis atmosfērā."
- "Projektējiet neitralizāciju tā, lai iegūtu pārdodamus cietus produktus, nevis \"noslēpumainu dubļus\"."
"No kurienes tieši tiek iegūts CO₂ sacietināšanai?"
"No elektriskā kalcinatora (9. daļa): LC³ sastāvā esošais kaļķakmens izdala CO₂ kontrolētās temperatūrās. Tā kā krāsns ir hermētiska un elektriska, šo plūsmu savāc un saspiest bloku un plākšņu sacietināšanai. Īsa cilpa, bez skursteņa."
"Minerālie blakusprodukti → produkti (nekas nepazūd)"
"EAF un kausēšanas pelni"
- "Klasificēt un magnētiem atdalīt: rupjā frakcija → ceļu pamatnei, smalkā → saistvielas maisījumam (ar LC³)."
- "Nogatavināt/ārstēt tvaikos, lai \"aizslēgtu\" brīvo kaļķi; sertificēt kā jebkuru materiālu."
"Koncentrators un atkritumi"
- "Smilšainie atkritumi uz presētām blokiem (9. daļa), sacietināmi CO₂."
- "Molinga smalkās frakcijas uz kalcinēto mālu LC³ (9. daļa)."
"Bet vai tas ir droši?"
"Mēs pārstrādājam tikai inerteros, izpētītos plūsmas ar pastāvīgu QA. To, kas \"neuzvedas\", pārvēršam stabilizētā, ierīkotā monolitā — un pastāvīgi samazinām šīs kategorijas apjomu."
"Kampusa cilpu uzskaite (iepriekš aprēķināta)"
"\"Vieno gigatona\" kampuss — paraugsaistības (līdzsvars)"
Aptuveni: tērauds 1 Mt/gadā • stikls 1 Mt/gadā • akumulatoru ķīmija 0,1–0,3 Mt/gadā • aprēķins 20 MW.
| Cikls | Plūsma | No | Uz | Piezīme |
|---|---|---|---|---|
| Tērauda lauzums | ~0,25 Mt/gadā | Valcēšanas cehi/klienti | EAF | 25 % atgriežas slēgtā ciklā |
| Alumīnija lauzums | ~0,12 Mt/gadā | Ekstruzija | Pārsildīšana | Mazs enerģijas patēriņš |
| Šukās | ~0,25–0,35 Mt/gadā | Stikla līnijas | Līdzekļa partija | 20–35 % partijas |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/gadā | Cu kausēšana | Izskalošanas cehi | SX/EW un pulēšana |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Mt/gadā | LC³ kalcinators | Bloku sacietēšana | Īsa sacietēšanas cilpa |
| Zema temperatūras siltums | ~30–40 MWth | Aprēķins un līnijas | Žāvētavas/ŠVOK | 45–60 °C kontūri |
| Procesa ūdens | ~85–95 % pārstrāde | Visas līnijas | Ūdens tīkls | Papildināšana caur lietu un ezeru |
| Pelni/smiltis blokos | ~0,2–0,6 Mt/gadā | Dzirnavas/atkritumu poligoni | Bloku rūpnīca | Cietināts CO₂ |
Vērtības — plānošanas atsauces punkti, lai projekti paliktu konkrēti; faktiskie lielumi tiek kalibrēti pēc vietējās "receptes".
Rezultāti (mērķi)
- Materiālu cikliskums: ≥ 90 % iekšpusē pēc masas (izņemot produkciju)
- Ūdens pārpalikums: ≥ 90 % vidēji pa cilpām
- Siltuma atgūšana: ≥ 70 % atgūstamā zemas/vidējas klases
- Atkritumi poligonā: ≤ 1–3 % no kopējā masas plūsmas, stabilizēti
Kaimiņu ieguvumi
- Centralizēts karstais ūdens pašizmaksā (skolām, baseiniem, klīnikām)
- Bloki un plāksnes vietējām būvēm — par godīgām cenām
- Darbs, kas saistīts ar uzturēšanu un QA — klusais
Iepriekš aprēķināti scenāriji
Scenārijs A — Tērauda un stikla duets
Tērauds 1 Mt/gadā + saules stikls 1 Mt/gadā.
| Cikls | Vērtība | Piezīme |
|---|---|---|
| Siltuma pārpalikums | ~20–30 MWth | EAF un atkausēšana → žāvētavas/ŠVOK |
| Daļiņas no šķiedrām | ~25–35 % | Samazina kWh/t kausēšanas krāsnī |
| Lauzuma atdeve | ~25–30 % | Iekšējais un klientu lauzums |
| Ūdens pārmērīga izmantošana | ~90–95 % | Divu kontūru shēma |
Scenārijs B — Varš + akumulatoru metāli
Varš katods 1 Mt/gadā + Ni/Co sulfāti 100 kt/gadā.
| Cikls | Vērtība | Piezīme |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/gadā | Baro izskalošanu • bez flāriem |
| ER siltums | ~2–4 MWth | Gaiss→ūdens uz žāvētājiem |
| Ūdens pārmērīga izmantošana | ~85–95 % | "Polishing" + RO |
Scenārijs C — Pilsēta ar "inkaru" aprēķinu
Aprēķins 20 MW + ķieģeļi/bloki 0,5 Mt/gadā + kopienas slodze.
| Cikls | Vērtība | Piezīme |
|---|---|---|
| Izdalītā siltuma daudzums pilsētai | ~18–20 MWth | 45–60 °C piegāde |
| CO₂ sacietēšanas gāzes | ~0,05–0,12 Mt/gadā | No LC³ kalcinatora |
| Ūdens pārmērīga izmantošana | >90 % | Žāvētavas ar siltumsūkņiem |
Datu centrs kļūst par komunālo pakalpojumu: klusa siltuma ziemā, klusa dzesēšana vasarā.
BUJ
"Vai nulles atkritumu daudzums ir reālistisks?"
Nulles atkritumu izgāztuve — reālistiski; nulles masa — nē. Projektējam tā, lai >90 % masas paliktu cilpās, 7–9 % pārvērstos citu ražotāju produktos, un nelielā, "nepakļāvīgā" atlikuma daļa tiktu stabilizēta un kārtīgi glabāta — un šo kategoriju mēs arvien samazinām.
"Kas notiek, ja cilpa apstājas?"
Mums ir buferi: siltuma tvertnes, reaģentu tvertnes un bloku stāvvietas. MEC pieslēgvietas (10. daļa) ļauj ātri pārslēgties. Ja kaimiņš "aizmieg", uzkrāšana caur tiltu pārnes stundu/dienu līdz viņa pamošanās brīdim.
"Kā jūs to pierādāt kaimiņiem?"
Pastāvīgi gaisa, ūdens un trokšņa monitori ar publiskām kopsavilkumiem. Ja līnija "paklūp", trauksme tiek gan mums, gan pilsētai. Uzticēšanās — projektēšanas parametrs, ne preses relīze.
Turpinājums — Kopienas pie ezeriem (13. daļa no 14). Plānosim pilsētas, kas aug ap nākotnes ezeriem no 1. daļas — skolas, tirgus un mājas, kas taupa enerģiju un mīl skatu.