Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[pkl]

Вертикальные фермы есть смысл использовать в городах, если есть дешёвая энергия для освещения растений и для отопления при выращивании в холодное время года.

ОК, тогда откладываем до начала эпохи термояда и/или ЗЯТЦ.

[crazy_terraformer]

Высшее фармацевтическое и три курса программиста-математика.

Мда тогда не удивительны ваши вопросы...хотя  общеинженерную подготовку наверное и фамацевты в какой-то мере должны проходить....когда говорят порядок понимают степеь десяти

Rattus начал шутить и я понял 3,16 как продолжение шутки, но подумал про одно, а он имел в виду другое. Высшую математику(дифф.уравнения, матанализ) и линейную алгебру я на 5 сдал, так что такое порядок и логарифмы, с интегралами и производными отлично знаю.

[noxx77]

Полпорядка, это дохрена, батенька, даже не почти.

Знаю. Это чуть более, чем 3,16 раза.

Если вы про число Пи, то оно ~=3,1416

Это чуть больше, чем до Пи.

[pkl]

А хло то куда...михайло ломоносов ведь для нас закон сохранения материи вывел....сколько бы вы  непроводили и как бы вы не проводили химические процессы - атоомный состав не поменяется...хлор в окружпющую среду можно сбросить исклювительно в форме хлоридов щелочных или щелочноземельных элементов плюс люмений и железотс наятжками....но их вы как раз собрались  получать

А, хлор? Пардон, я Ваши каракули плохо понимаю. Хлор снова пускаем в металлургический цикл. Я думаю, в этом мире вообще почти всё будет рециклироваться. Из окружающей среды /гранит, базальт, морская вода и т.п./ элементы будут извлекаться только для компенсации потерь вещества, выпадающего из цикла. Т.е., видимо, металлургия и химия сами по себе будут куда компактнее нынешних.

[noxx77]

Высшее фармацевтическое и три курса программиста-математика.

Блин, я думал, что про format С'вта это просто шутка!

[pkl]

Не камерад не так...биологическая азотфиксация протекает в нормальных условиях, а процесс габера при темперауре 500 градусов и 300 атмосферах

Господи! Да нам по барабану, при каких условиях протекает азотфиксация! Нам главное - сколько энергии надо потратить на тот и на этот варианты!

[pkl]

Издержки 21 века....фосфорный цикл пока незамыкаем...и основной вынос  просто в реках...а на них ведь плотину не перегородишь

Причина цветения моря и заливов у нас /да, видимо, и не только у нас/ - вынос азотных и фосфорных удобрений с полей. С последующими заморами рыбы. В этом году на поляков бочку покатили, мол, они там переборщили. Так что если окопаем все поля арыками - уже неплохо.

[pkl]

Блин!  Ну я ж выше уже писал, куда у нас пойдут натрий и магний! Память как у золотой рыбки?

Я же вам уже ответил ну нет потребности в натрии нет и все...в морской воде 3,2% соленность - основной катион натрий....некуда его потреблять в миллионах тонн...все тоже самое справедливо и в отношении магния....плюс выбросы хлора который отравит всю окружающую биоту

А я Вам говорю - будет! При возобновляемой энергетике электроэнергию надо будет как то хранить в промышленых масштабах! Серно-натриевые и серно-магниевые аккумуляторы как раз и потребят весь избыток этих металлов. И, вероятно, ещё попросят. Хлор пустим в металлургию. Магний дополнительно пойдёт на сплав с алюминием - их тоже много понадобится, так как алюминиево-магниевые сплавы должны заметно потеснить сталь.

Области применения кальция:

Главное применение металлического кальция — это использование его как восстановителя при получении металлов, особенно никеля, меди и нержавеющей стали. Кальций и его гидрид используются также для получения трудно восстанавливаемых металлов, таких, как хром, торий и уран. Сплавы кальция со свинцом находят применение в аккумуляторных батареях и подшипниковых сплавах. Кальциевые гранулы используются также для удаления следов воздуха из электровакуумных приборов. Чистый металлический кальций широко применяется в металлотермии при получении редкоземельных элементов.

[noxx77]

Не камерад не так...биологическая азотфиксация протекает в нормальных условиях, а процесс габера при темперауре 500 градусов и 300 атмосферах

Господи! Да нам по барабану, при каких условиях протекает азотфиксация! Нам главное - сколько энергии надо потратить на тот и на этот варианты!

А вот нифига подобного: одно дело поле бобовыми засеять и/или в почву бактерий внести, а другое - завод строить с электростанцией. В последнем дохрена больше вложений, причём тем выше, чем выше цена топлива, так как на металлы его немало надо. Плюс трудозатраты и прочая радость - просто на азот. Думаете чего весь этот сыр-бор в дискуссии про симбионтов-азотфиксаторов?

Издержки 21 века....фосфорный цикл пока незамыкаем...и основной вынос  просто в реках...а на них ведь плотину не перегородишь

Причина цветения моря и заливов у нас /да, видимо, и не только у нас/ - вынос азотных и фосфорных удобрений с полей. С последующими заморами рыбы. В этом году на поляков бочку покатили, мол, они там переборщили. Так что если окопаем все поля арыками - уже неплохо.

И всякая пестицидь туда же стечёт.

[pkl]

Вообще, я смотрю, многие люди просто не понимают! Вот не понимают, и всё!!! Что это общество будет отличаться от нашего примерно как наше - от доиндустриального. Причём буквально во всём! Главное требование - долговечность! Длинный жизненный цикл.
Транспорт: уже писал, но повторюсь - про личное авто забудьте, ездить будете на трамваях и электричках; даже асфальт исчезнет почти повсеместно, заменят или на бетон, или на брусчатку. Или на щебёнку.
Энергетика: СЭС, ГЭС, ну, это понятно, писали уже, скажу лишь, что у ветряков не вижу особых перспектив - всё же наличие подвижных узлов, их износ влияют на срок службы не самым лучшим образом; солнечные батареи тоже не служат долго, но их проще восстановить - сняли, отвезли на завод, отшлифовали и снова нанесли фотоэлектрический слой, он ведь тоненький и вещества там понадобится относительно мало даже несмотря на большие площади. И да, промышленные аккумуляторы. Да, сверхпроводящие линии /вот ещё куда понадобится водород/. Магистральные, конечно, во всех остальных случаях - алюминий.
Строительство: думаю, сталь будет повсеместно заменяться алюминием, стеклом и нержавейкой. Которые или не корродируют вовсе, или корродируют, но покрываются прочной оксидной плёнкой, благодаря которой могут служить десятилетиями. Одно хорошо - конечно, здания и сооружения в таком мире будут выглядеть, на наш взгляд, очень футуристично!
Телекоммуникации: видимо, всё же оптоволокно и вообще кабельные линии будут вытесняться беспроводными системами, включая ИСЗ; всё же, содержать спутниковые системы дешевле, чем линейные объекты. ИСЗ могут работать десятки лет без всякого обслуживания, с кабелями так не получится.

[Nucleosome]

всё же наличие подвижных узлов, их износ влияют на срок службы не самым лучшим образом

главная проблема ветряков, в том, что без сверхсильных магнитов толку от них мало. а такие магниты без редкозёмов пока сварганить не получается.

он ведь тоненький и вещества там понадобится относительно мало даже несмотря на большие площади.

а у этих куда больше тонких структур, плюс чувствительность к облачности, необходимость сметать пыль...

Да, сверхпроводящие линии /вот ещё куда понадобится водород/

думаю вообще не реально - поддержка такой линии крайне сложна - ведь речь о тысячах км.

думаю, сталь будет повсеместно заменяться алюминием, стеклом и нержавейкой.

думаю её просто будет сильно меньше - будут строить как прежде из кирпича с деревянными брусьями, ну что-то конечно из железобетона.

всё же, содержать спутниковые системы дешевле, чем линейные объекты.

опять редкоземельные металлы. вообще в электроннике с ними надо что-то делать. также и вывод на орбиту в них упирается - сплавы там всякие.

Что это общество будет отличаться от нашего примерно как наше - от доиндустриального.

если не сильнее

[AlexAV]

Немного оптимизма в тему.

В этом году началось строительство реактора БРЕСТ-300-ОД (наконец-то, проект довольно долго был чисто бумажным). Машина весьма интересная. Вот здесь кое-что о нем: http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2014/C86/V2/050.pdf

Самое существенное - это реализация идеи (если не ошибаюсь впервые высказанной Л.П. Феоктистовым) о равновесной активной зоне с очень малым запасом реактивности и КВ > 1. Это даёт два очень существенных плюса. Первый - физическая невозможность нештатного разгона реактора на мгновенных нейтронных. Второй - возможность работы реактора в режиме "самоеда", т.е. с подпиткой в замкнутом цикле только низко обогащённым или природным ураном (если здесь расчёты подтвердятся, то это будет первым в мире реактором, способных полностью использовать уран-238, т.е. делящиеся изотопы будут нужны только для начальной загрузки, быстрые натриевые это не обеспечивают).

Реактор имеет непроверенные технические решения (это и свинцовый теплоноситель и нитридное топливо, которое здесь принципиально, оксидное не обладает достаточной стойкостью к жидкому свинцу и имеет слишком малую плотность, что неприемлемо с точки зрения безопасности (оксидное топливо плавает в жидком свинце, а должно тонуть), самый спорный момент - пристанционный топливный цикл), поэтому вопрос его экономики пока весьма дискуссионный (сторонники утверждают, что после перехода в серию БРЕСТ-1200 должен получиться раза в полтора дешевле ВВЭР, противники - что раза в два дороже), однако если экономически параметры получатся приемлемыми, то это будет крупным достижением.   

[pkl]

Господи! Да нам по барабану, при каких условиях протекает азотфиксация! Нам главное - сколько энергии надо потратить на тот и на этот варианты!

А вот нифига подобного: одно дело поле бобовыми засеять и/или в почву бактерий внести, а другое - завод строить с электростанцией. В последнем дохрена больше вложений, причём тем выше, чем выше цена топлива, так как на металлы его немало надо. Плюс трудозатраты и прочая радость - просто на азот. Думаете чего весь этот сыр-бор в дискуссии про симбионтов-азотфиксаторов?[/quote]
Да вот не скажите! Сдаётся мне, поля, засеянные растениями-азотфиксаторами, пусть даже генномодифицированными, будут больше по площади, чем СЭС + электролизёры + хим. комбинат. И трудозатраты различаются на порядки: СЭС и хим.комбинат могут работать автоматически, в то время как с полей урожай надо СОБРАТЬ и ПЕРЕРАБОТАТЬ. Причём, зная специфику сельского хозяйства, я считаю, что человеческий труд исключить полностью невозможно. Во отличие от солнечной энергетики и аммиачной химии, где уже сейчас почти всё автоматизировано.

Причина цветения моря и заливов у нас /да, видимо, и не только у нас/ - вынос азотных и фосфорных удобрений с полей. С последующими заморами рыбы. В этом году на поляков бочку покатили, мол, они там переборщили. Так что если окопаем все поля арыками - уже неплохо.

И всякая пестицидь туда же стечёт.

Мы эту биомассу собираем на топливо в первую очередь. Фосфор у нас - побочный продукт и его так и так надо будет чистить. А вообще от пестицидов, по-хорошему, отказываться надо.

[AlexAV]

что человеческий труд исключить полностью невозможно.

А зачем его исключать? Вот это как раз то что в этой ситуации подорожает меньше всего. Скорее можно предположить, что будет обратное движение в сторону снижение автоматизации, попросту качественные материалы для этих машин и автоматов будут становиться в дороже и малодоступнее.

будут больше по площади, чем СЭС + электролизёры + хим. комбинат.

Смотреть надо не по площади, а по стоимости. Себестоимость гектара посевов меньше стоимости 1 м2 солнечных батарей.

[pkl]

всё же наличие подвижных узлов, их износ влияют на срок службы не самым лучшим образом

главная проблема ветряков, в том, что без сверхсильных магнитов толку от них мало. а такие магниты без редкозёмов пока сварганить не получается.

Одно другому не противоречит. Их надо много - эти ветряки придётся миллионами ставить, чтобы что-то путное получилось. При этом, как я говорил, срок службы большим не будет /это уже понятно/, а 100% рециклинг невозможен. Т.е. потребность в редкозёмов будет неприемлемо велика.

Не говоря уже о том, что ветряков просто не хватит удовлетворить все наши потребности.

он ведь тоненький и вещества там понадобится относительно мало даже несмотря на большие площади.

а у этих куда больше тонких структур, плюс чувствительность к облачности, необходимость сметать пыль...

Если технология отлажена, то тонкие структуры - не проблема. А с пылью и облаками можно и сейчас не заморачиваться - роверы на Марсе и СЭС на Земле как то выкручиваются.

Да, сверхпроводящие линии /вот ещё куда понадобится водород/

думаю вообще не реально - поддержка такой линии крайне сложна - ведь речь о тысячах км.

Ну-ну, не отчаивайтесь. Пусть не на тысячи км, а только от СЭС до ближайшего хим. комбината или алюминиевого завода. Посмотрим, технология слишком соблазнительна, а жидкого водорода у нас будет навалом.

думаю, сталь будет повсеместно заменяться алюминием, стеклом и нержавейкой.

думаю её просто будет сильно меньше - будут строить как прежде из кирпича с деревянными брусьями, ну что-то конечно из железобетона.

Эх, кто-то будет вообще лепить хижины из соломы и говна. Но я про центры цивилизации. Кирпич и дерево... пожалуй, только жилой сектор. А офисы, административные здания? К тому же, где Вы возьмёте в пустыне дерево и кирпич? Такое решение сойдёт для относительно малонаселённого севера, где я живу, а для индустриального юга типа Вашей Испании... думаю, дерево там тоже будет в дефиците.

всё же, содержать спутниковые системы дешевле, чем линейные объекты.

опять редкоземельные металлы. вообще в электроннике с ними надо что-то делать.

Ничего не надо - их надо мало. В перспективе возможно наладить обслуживание ИСЗ и их переработку на орбите.

также и вывод на орбиту в них упирается

А вот и нет! Баковые отсеки - сплав алюминия и магния, камера ЖРД и турбонасос - сталь, хотя и очень хорошая. Обтекатель - стеклопластик. Тут и менять ничего особо не надо.

Что это общество будет отличаться от нашего примерно как наше - от доиндустриального.

если не сильнее

Дааа... если не сильнее.

[AlexAV]

алюминием, стеклом и нержавейкой.

Стекло - скорее всего. А вот нержавейка... для неё хром нужен, а это будет существенной проблемой. С алюминием тоже не так просто. Чистый алюминий имеет плохие механические свойства, силумины и сплавы системы алюминий-магний тоже далеко не для всякого применения годятся (опять же из-за совсем не выдающихся механических свойств). А качественные алюминиевые сплавы - то не только алюминий, но и лигатура, чаще всего цинк и медь, а вот с ними будут проблемы.

Всё же думаю углеродистая сталь и чугун так и останутся базовыми металлами, нет у них на планет земля конкурентов с соизмеримыми механическими свойствами при сопоставимой распространённости в земной коре. Все же железо - один из самых распространённых металлов, уступая только алюминию. Что ещё важнее, для получения сплавов с хорошими механическими свойствами железу достаточно легирования углеродом, т.е. нет такой острой необходимости в редких элементах. Так что не думаю, что простую углеродистую стать кто-то сможет потеснить на олимпе главного металла человечества.

Другой вопрос, что из-за подражания железа может сократиться область применения железобетона, придётся чаще вспоминать в строительстве кирпич, а то и дерево.

[AlexAV]

Вообще, я смотрю, многие люди просто не понимают! Вот не понимают, и всё!!!  Что это общество будет отличаться от нашего примерно как наше - от доиндустриального. Причём буквально во всём! Главное требование - долговечность! Длинный жизненный цикл.

Долговечность - да. Но до разумного предела. Скажем нет никакого смысла заменять трубу из углеродистой стали на трубу из нержавеки, если железо у тебя под ногами и относительно доступно, а хром по цене золота. Долговечность ценна не долговечностью самой по себе, а снижением общих затрат. Менее долговечный предмет из доступного материала может быть предпочтительнее более долговечному из редкого.

Вообще если формулировать общие требования к базовой системе хозяйствования в описываемых условиях, то я бы сформулировал их так:

1) Отсутствие жизненной потребности в редких элементах. Т.е. для поддержания фундамента хозяйства должно быть достаточно кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия, углерода, водорода, кислорода, азота (и других атмосферных газов), серы, хлора, брома. И всё. Только эти элементы доступны на планете Земля практически неограниченно (хотя и совсем не бесплатно). Отдельный пункт - фосфор. Жизнь без него невозможна и при этом он не слишком распространённый элемент (хотя и не особо редкий). Что здесь делать - надо думать.

2) Низкая себестоимость базовой энергетики. Это очень важный пункт, о котором часто забывают. Но энергетика обязана быть дешевой, по стоимости сравнимой с современными ценами на ископаемое топливо, иначе всё просто развалится.

3) Снижение внутренних издержек. Инфраструктура, обеспечивающая базовое хозяйство должна быть по возможности простой и дешевой.

Какая-нибудь трансконтинентальная сверхпроводящая магистраль - это красиво, но по сути есть зло. Такая инфраструктура очень дорогая и требует дорогостоящего обслуживания, по сути пожирая ресурсы общества. Что ещё хуже - она неустойчива, любой социально-политический кризис с разрывом региональных связей способен отправить цивилизацию слишком опирающуюся на нею в тотальный и необратимый коллапс.  А такой кризис в любом случае случится, здесь не надо задавать будет ли, а только когда. Инфраструктура должна быть разумно минималистична.

Производство энергии, продовольствия, промышленных товаров и их потребление должно быть в одном месте c оптимизацией транспорта (это даст и снижение издержек и повышение общей устойчивости хозяйства).

Наилучшим образом в качестве базы удовлетворяющей эти критериям подходит совсем не СЭС в пустыне (солнца там конечно много, но во-первых всё же эта энергия совсем не такая дешевая, и что важнее, там кроме этого солнца ничего нет, т.е. отсутствуют другие факторы для промышленности и цивилизации, т.е. надо или энергию перебрасывать на гигантские расстояния или всё остальное, в любом случае общие издержки это увеличит очень сильно), а скорее то чем человечество занималось с неолита - продукты сельского хозяйства. Из имеющихся вариантов скорее всего дрова (культивирование лесокультур) и биометан (в который может быть переработана люба биомасса). Всё таки в части экономики растения являются самым дешёвым способом использования солнечной энергии, кроме того такая энергия достаточно легко (в отличие от электрической) сохраняется с очень умеренными затратами. Опять же здесь нет зависимости от редких элементов (чтобы построить трактор хватит углеродистой стали и чугуна, хотя можно даже без трактора:)). Какое-нибудь высокопродуктивное местное растение вроде борщевика сосновского для московского региона может таким образом дать до 9 тыс. м3 (80 т/га урожай зелёной массы и выход метана около 112 м3/т) чистого метана с гектара. Фактически это значит, что 0.5 га на человека под энергетические культуры достаточно для производства энергии в объёме обеспечивающим поддержание индустриальной цивилизации (современное потребление первичной энергии в России - 4.7 т.н.э./чел), а 1 га на человека должно хватить с запасом на всё (и продовольствие и энергию).

Единственная проблема - такая энергия не очень удобна для транспортировки. Потреблять лучше там же где и произвёл (грязный газ под исходно низким давлением от малых установок при транспортировке на большие расстояния затратен как по энергии так и по стоимости инфраструктуры). Поэтому у меня вырисовывается такая картина. Население и промышленность в основном размещено в экваториальном, субтропическом и умеренном поясе благоприятном для земледелия (т.е. там где и было всегда). Большая часть в малых городах относительно равномерно рассредоточенных по территории (биомасса ресурс рассеянный и что его эффективно потреблять население тоже должно быть рассеянно по территории, мегаполисы для такой хозяйственной базы форма негодная). Большинство потребностей население обеспечивается локальной промышленностью, т.е. кирпичи через половину материка никто не возит. Крупномасштабная торговля и разделения труда важно только для производства технически сложных изделий, но объёмы перевозок на большие расстояния при этом не слишком велики. Как-то так.

Естественно такая картина возможна только при сохранение высокопродуктивного сельского хозяйства. Фундаментальной проблемой здесь является только фосфор, но это весьма сложная проблема...

[AlexAV]

Посмотрим, технология слишком соблазнительна, а жидкого водорода у нас будет навалом.

Большинство ВТСП ещё и редких элементов требует, да и со сплавами для криогеники будут проблемы, большинство криогенных сталей - высоколегированные с большим содержанием никеля, не уверен что с криогеникой вообще будет хорошо, попросту качественные сплавы особенно для механически-напряжённых узлов будут в дефиците. Из гвоздевого железа криогенный компрессор не сделать.

А офисы, административные здания?

А чем офис принципиально отличается от жилого дома? Кирпич и дерево для его постройки вполне годится.

сталь, хотя и очень хорошая.

Как минимум камера ЖРД не просто сталь, а аустенитная с содержанием никеля процентов тридцать.

[mbrane]

ТОлько вот что приехал с Магадана...Есть круглодично работающая геологоразведочная партия с большим потреблением воды...Ну и на вечернем совещании зашел вопрос о сокращении потребления воды, потом тема плавна переросла как вы вообще возите воду. Воду возят на камазе, но бочка неутепленная , и вследствии через неделю объем перевохимой воды сокращается в два раза , потом рабочие ломами отбивают лед...Модель поняли?

А на месте её добывать никак нельзя?

а это и есть на месте всего в 4 км от лагеря...Да и то в зумпфе, ибо ручьи перемерзают  полностью

[mbrane]

Рыбку лучше выращивать на рыбозаводах и выпускать в море, где она сама жирок нагуляет.

Да нет это долго...Интенсивное рыбоводство уже перестраивается на закрытые водоемы с искусственной кромежкой...