Série: Mineração e materiais • Parte 9
Vidro e pedra — vidro solar, tijolos e ligantes sem fumo
Fundimos areia com luz solar e transportamo-la para as cidades. Sem chamas de carvão, sem chaminés empoeiradas — apenas calor elétrico silencioso e "receitas" que transformam rochas em janelas, tijolos e ligantes amigos do nosso ar.
Tarefa de hoje
Fundir vidro solar totalmente em fornos elétricos, em grande escala.
Cozer tijolos e cerâmica em fornos elétricos (ou evitar a cozedura sempre que possível).
Ligar pedra com cimentos de baixa emissão de CO₂ e endurecimento por carbonatação.
Por que vidro e pedra (construímos com geologia)
Os metais dão-nos nervos e ossos; vidro e pedra — pele e abrigo. Estes fluxos são enormes — e isso é ótimo, porque a nossa energia é enorme (parte 3). Eletrificamos as partes quentes, reciclamos as partes duras e desde o primeiro dia projetamos fábricas como bons vizinhos.
- Aquecimento totalmente elétrico (Joule/indução/resistência) substitui chamas fósseis.
- Laços de água fechados — o ar permanece transparente, arrefecimento silencioso.
- Arena e argila locais — placas e tijolos transportados, não terra crua (parte 8).
Vidro solar — transparente, resistente e nascido de eletrões
Processo à primeira vista
- Mistura: areia de sílica + cinzas de soda + calcário + dolomita + cacos de vidro (vidro reciclado)
- Fusor totalmente elétrico: eletrodos de molibdénio, calor de Joule, baixo NOx por design
- Float/recozimento: tira na banheira de estanho, tensões removidas
- Tempera e revestimento AR: vidro com baixo teor de ferro de 3,2 mm PV (ou 2×2,0 mm para duplos)
Por que tudo é elétrico?
- Ar limpo: sem fluxo de fumo da queima; filtros retêm as partículas mais finas.
- Controlo: zonas de temperatura precisas → menos defeitos, maior rendimento.
- Ciclo de energia: durante o dia, PV alimenta o fundidor; acumuladores cobrem as noites.
Texturas e revestimentos para eficiência solar
Revestimentos antirreflexo (AR) e texturas suaves são aplicados ao vidro solar, que desviam a luz para os elementos, não para o céu. É uma teimosia transparente — escudo e lente do módulo num só.
Tijolos e cerâmica — fornos sem fumo
Duas opções que gostamos
- Forno elétrico de túnel: tijolos prensados, fluxo contínuo, recuperação de calor para secadores
- Ligantes de baixa temperatura: blocos prensados, endurecidos a vapor ou CO₂ (abandonamos a queima de alta temperatura)
Por que isto é importante
- A queima — o último grande bastião empoeirado; ao eletrificá-la, limpamos o pneu.
- Os materiais permanecem locais — transportamos paletes de produtos formados, não toneladas de humidade.
- Retalhos de tijolo voltam à massa como enchimento; nada se perde.
Formas impressas em 3D?
Claro: pastas de argila e cimento são impressas em arcos, arestas e canais, cujas formas tradicionais "não gostam". Endurecemos com bombas de calor e fornos elétricos; a cidade torna-se um conjunto de detalhes elegantes.
Ligantes sem fumo — cimentos que funcionam como devem
O que produzimos
- LC³: cimento de calcário e argila calcinada — temperatura mais baixa, menos CO₂, excelentes propriedades
- Misturas CSA e belita: soluções de endurecimento rápido com menor teor de clínquer
- Linhas geopoliméricas: misturas de escória/argila ativadas por álcalis para produtos pré-fabricados e pavimentos
Como controlamos o carbono
- Menos clínquer: mais desempenho a partir de argila + calcário, menos formação de CO₂.
- CO₂ no produto: blocos pré-formados são curados em CO₂ controlado, que é bloqueado.
- Eletrões para calor: fornos e secadores funcionam na mesma microrede PV que o resto da área.
De onde obtemos CO₂ para cura?
Dos vizinhos: eletrólitos (parte 4) concentram gases; as oficinas de cura carbonatada "saboreiam" este CO₂ e dão-lhe trabalho. O lago (parte 1) trata a água, a microrede trata os eletrões, e a química cuida do resto.
Resumo breve por tonelada (orientativo, só eletricidade)
| Produto | kWh por tonelada | Notas |
|---|---|---|
| Vidro float solar (baixo teor de ferro) | ~1 200–1 800 | Fundente + recozedura + têmpera + revestimento |
| Vidro em contentor/plano (grande parte de cacos) | ~800–1 300 | Mais cacos reduzem o consumo de energia |
| Tijolos queimados/telhas | ~800–1 600 | Secagem + forno elétrico |
| Blocos endurecidos por CO₂ prensados | ~150–350 | Sem queima de alta temperatura |
| Ligante LC³ | ~350–650 | Calcinador elétrico + moagem |
| OPC normal (forno elétrico) | ~700–1 100 | Temperatura mais alta e moagem mais intensa |
Os limites refletem o projeto da fábrica, % de cacos, humidade e recuperação de calor. Para planeamento, use o limite superior; ao atingir o inferior — celebre.
Espessura do vidro → peso (resumo rápido)
| Folha | kg por m² | Finalidade |
|---|---|---|
| 2,0 mm | ~5,0 | Vidro traseiro (dupla face) |
| 3,2 mm | ~8,0 | Vidro solar frontal (mono) |
| 4,0 mm | ~10,0 | Arquitetónico |
Da parte 3: ~5 000 m² de vidro/MWp ≈ ~50 t/MWp de módulos (vidro simples).
Cenários de fábrica pré-calculados
Complexo de vidro solar
Tamanhos típicos das linhas; agrupamos linhas para escala.
| Escala | Capacidade | Carga elétrica média | PV min. | 12 h de armazenamento |
|---|---|---|---|---|
| 1 linha | ~700 t/d. (~0,25 Mt/ano) | ~35–50 MW | ~180–260 MWp | ~210–300 MWh |
| 4 linhas | ~2,8 kt/d. (~1,0 Mt/ano) | ~140–200 MW | ~720–1 030 MWp | ~0,8–1,2 GWh |
PV „min.“ calculado como Média(MW)×5,14 (5,5 PSH, 85 % DC→AC). Aumentamos conscientemente para alimentar os vizinhos (linhas de cobertura, têmperas).
Placas e blocos — complexo
| Escala | Capacidade | Carga elétrica média | PV min. | 12 h de armazenamento |
|---|---|---|---|---|
| Tijolos queimados | ~0,5 Mt/ano | ~25–40 MW | ~130–205 MWp | ~150–240 MWh |
| Blocos endurecidos com CO₂ | ~0,5 Mt/ano | ~5–10 MW | ~26–51 MWp | ~60–120 MWh |
Os blocos rejeitam a combustão de alta tensão → enormes poupanças de energia, ideal para produtos pré-fabricados.
Fábrica de ligantes (LC³)
| Escala | Capacidade | Carga elétrica média | PV min. | 12 h de armazenamento | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| LC³ | 1,0 Mt/ano | ~40–75 MW | ~205–385 MWp | ~480–900 MWh | Calcinador elétrico + linhas de moagem |
| OPC (forno elétrico) | 1,0 Mt/ano | ~80–120 MW | ~410–620 MWp | ~960–1 440 MWh | Temperatura mais alta; usar apenas quando necessário |
Damos prioridade a LC³/CSA/geopolímeros devido ao balanço de carbono e à abundância regional de argila.
Lista de materiais (por produto)
1 t de vidro float solar (lote típico)
| Matéria-prima | Quantidade | Notas |
|---|---|---|
| Areia de sílica | ~720 kg | Tipos com baixo teor de ferro |
| Cinzas de soda (Na₂CO₃) | ~210 kg | Reduz a temperatura de fusão |
| Calcário e dolomito | ~150–190 kg | Para estabilidade e durabilidade |
| Cacos de vidro (reciclados) | ~200–350 kg | Reduz o consumo de energia |
As "receitas" exatas variam consoante a fábrica e o produto; as cascas substituem as entradas primárias numa proporção de um para um.
1 t de aglomerante LC³ (composição ilustrativa)
| Matéria-prima | Quantidade | Notas |
|---|---|---|
| Clínquer (quantidade reduzida) | ~40–55 % | Fases de temperatura mais baixas preferidas |
| Argila calcinada | ~30–45 % | 700–900 °C |
| Calcário (fino) | ~10–15 % | Sinergético com argila |
| Gesso e aditivos | ~3–5 % | Controlo de endurecimento |
Utilize argilas locais e calcário. Calcinação eletrificada transforma a localização geográfica numa vantagem.
Área ocupada e vizinhança
Áreas (orientativas)
- Vidro solar, 1 Mt/ano (4 linhas): ~60–100 ha (edifícios e áreas)
- Tijolos/blocos, 0,5 Mt/ano: ~15–30 ha (com áreas de armazenamento)
- Aglomerantes, 1 Mt/ano: ~30–60 ha (pedreira + fábrica)
- Campos PV (mín.): ver cenários; tratados como prados solares
Ar e água
- Todos os fornos estão cobertos; filtros de manga e lavadores mantêm as PM (partículas em suspensão) baixas.
- Os circuitos de arrefecimento são fechados; o lago amortiza as estações (parte 1).
- O ruído é suprimido; a luz é direcionada para baixo; os falcões mantêm o seu céu.
Toque para abrir perguntas e respostas
“A fusão do vidro não consome muita energia?”
Sim — por isso fazemos isso com eletricidade. A nossa fábrica de “sementes” solares (parte 3) “imprime” megawatts; o vidro transforma-os em coletores solares que “imprimem” ainda mais. Cacos e recuperação de calor reduzem ainda mais o apetite.
“Os fornos elétricos produzem tijolos tão resistentes?”
Sim. A resistência depende da química e do perfil de temperatura, não de terem sido tocados por chamas. O controlo elétrico é mais preciso, por isso a qualidade torna-se monotonamente repetível.
“E quanto ao CO₂ do processo do cimento?”
Reduzimos o clínquer (LC³), trabalhamos a temperaturas mais baixas com eletricidade e usamos cura carbonatada para fixar o CO₂ nos blocos. O aglomerante deixa de ser um "evento atmosférico" e torna-se simplesmente uma receita.
“Podem estas fábricas estar próximas das cidades?”
Esse é o plano. Fornos elétricos, linhas cobertas, transportadores fechados e monitorização transparente transformam a "indústria pesada" num vizinho educado com um parque (lago) excelente.
A seguir: Fábricas que constroem fábricas — linhas modulares e clonagem rápida (parte 10). Um conjunto que permite multiplicar a indústria limpa como rebentos após a chuva.