Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[crazy_terraformer]

минтай да иваси

Минтая как и осетра готовить надо уметь.

Как всё это будет работать в шторм? Выглядит всё уж очень сложно и дорого. Вертикальные фермы в черте города кажутся куда более простыми. Там хоть купола не нужны и стеклопластиковые окна тоже. Вдобавок, как Вы себе представляете, Ваши плавучие острова будут свободно дрейфовать стоять на якоре?

Как работать в шторм? Есть устройства против качки. Во время шторма дрейфовать.

А деревянный дом не прослужит столько, сколько железобетонная конструкция.

Это зависит от сорта древесины, технологии её обработки и технологии строительства.

[mbrane]

Проблема растительного сырья не в прямых затратах топлива для сельхозтехники (они ничтожны на фоне количества получаемого сырья), а скорее в косвенных (прежде всего удобрений, т.е. компенсации геохимической не замкнутости полей). Впрочем даже с учётом этого растительное сырьё бесконечно выигрывает у синтеза органики из углекислого газа и воды обычными индустриальными методами (т.е. через получение водорода электролизом или в высокотемпературном цикле - с последующим синтезом по Тропшу-Фишеру или его модификации), там затраты энергии будут совсем невменяемыми, особенно если задача получить не горючую жидкость, а компонент чётко заданного состава для органического синтеза. 

EROI кукрурузы, только в определенных мместах США (в кукурузном поясе) достигает 1,3

[AlexAV]

EROI кукрурузы, только в определенных мместах США (в кукурузном поясе) достигает 1,3

Не кукурузы, а спирта из кукурузы.

И это полный, с учётом в всех косвенных затрат, причём для современного американского способа ведения сельского хозяйства, который больше похож на гидропонику под открытым небом, с гигантским объёмом вовлекаемых удобрений. Плюс конечно для спирта экономику сильно портит очень энергоёмкий процесс его ректификации.

Вот только получение этилена из воды и углекислого газа очень хорошо если будет иметь EROEI хотя бы 0.5 (даже по прямым затратам энергии, а с учётом дорогостоящего оборудования скорее ещё в разы ниже) и он в любом случае в разы проигрывает этилену из кукурузного этилового спирта.

[crazy_terraformer]

Гидропоника, как ни странно,  замыкание сельского хозяйства по биогенам не облегчит, а наоборот затруднит. Вынос биогенов происходит по двум каналам - эрозия почв и вынос с продуктами растениеводства (зерно содержит фосфор, калий, азот, микроэлементы и когда мы это зерно вывозим, вмести с ним мигрируют и они).  Далее они неизбежно окажутся в канализационном стоке....

С гидропоникой хуже. Там вам нужна не тонна непонятно чего с несколькими килограммами фосфора, азота и т.д., а чистый фосфыты, нитраты или соли аммония и т.д. для составления рецептурных смесей. Выделение чистого фосфата из канализационных осадков - совсем не тоже самое, что вывезти эти осадки в поле и запахать. Это куда более затратная процедура. Но это половина проблемы. Растением нужен не только азот, фосфор, калий, но и микроэлементы - цинк, медь, молибден, даже такие редкости как селен....И это всё придётся добавлять в рецептурные растворы в форме чистых соединений. А потом регенерировать из стока (или ещё откуда то брать). Как выделять молибден в чистом виде из канализационных осадков - совершенная загадка. Даже медь с цинком - огромная проблема. Вывезти их в поле - куда легче.  

Как переработать канализационные стоки - штаммы микрооорганизмов, насекомые и их личинки, отделение воды от твердого вещества в отстойниках, фильтрация и ультрафильтрация,обратный осмос.
Всё останется в виде биомассы микроорганизмов и насекомых,в виде отфильтрованных концентрированных растворов солей. Биомассу можно переработать в метан, и получить остаток в виде водного раствора солей, который можно сконцентрировать обратным осмосом.
В результате получаем водный концентрат солей - смешанное удобрение.
Вероятно, придётся как-то отделять хлорид-ион, но не для всех растений.
 Может что-то и придётся добавлять-азотные удобрения.

[Проходящий Кот]

Для отработки замкнутых технологий как раз космостанции типа тора могут и пригодится.
Там по крайне мере сразу проявится, что нужно постоянно подвозить.....

[AlexAV]

По ночам мощность ядерного реактора можно использовать для освещения вертикальных ферм и улиц - большой город никогда не спит.

Это и есть неэффективное использование энергии. Уран тоже не безлимитный.

Ресурсов полно /земная кора/. Вопрос - как их взять. Надо много дешёвой энергии. ЗЯТЦ и УТС, в принципе, это позволяют. С ещё кое-какими ухищрениями. Итак: уран + тория + литий + ГЭС и прочие возобновляемые источники, где это выгодно + максимальная замкнутость и вообще ресурсосбережение. Как то так.

Литий - под большим вопросом. Чистая термоядерная энергетика не выглядит не только дешёвой, на даже просто приемлемой по себестоимости (в гибридном реакторе источник энергии - то торий или уран, а не литий, термоядерный компонент только нейтроны даёт, а его вклад в общее выделение энергии незначителен).

Что касается тория и урана. Для урана возобновляемым источником является морская вода. Однако брать от туда уран условно вечно можно лишь в том случае, если оставаться в пределах тех лимитов в рамках которых океан пополняется им через речной сток, это около 15 тыс. т . в год. Торий (несмотря на то, что его в земной коре больше, чем урана) - элемент куда более рассеянный и имеющий значительно меньшую склонность концентрироваться в количествах пригодных для извлечения, и его доступные количества вероятно будут меньше чем урана. Его возобновляемый источник - тяжёлая фракция песков, прежде всего монациты и цирконы.  Точные объёмы их образования не встречал, но с учётом довольно скромных  объёмов месторождений тория, около 1.4 млн. т. (которые как раз в основном этими песками и представлены), - не очень много. Возможно сотни тонн в год (они всё же формировались минимум несколько тысяч лет). Т.е. при равновесном уровне потребления в долгосрочной перспективе реально можно рассчитывать на 7 - 8 тысяч тонн ядерного топлива в год (весь сток полностью не возьмёшь). Для семи миллиардов человек приблизительно по 1 грамму урана на человека в год. По энергосодержанию это приблизительно 2 т.н.э. на человека. Прибавка солидная, но вовсе не такая большая, чтобы энергией можно было бы разбрасываться на всё, что угодно. Это кстати меньше, чем потребляется сейчас в большинстве развитых стран (скажем в Германии - 4 т.н.э на человека, США - 7 т.н.э. на человека), впритык даже для базовой индустрии, выщелачивать редкие элементы из горных пород лишней энергии точно нет (а уж освещать вертикальные фермы - тем более ).

[AlexAV]

Литий - под большим вопросом.

Наденем розовые очки, и посмотрим, что у нас с литием. Возобновляемый источник лития - морская вода. Сток лития в океан приблизительно 114 тыс. т. в год, всего в сумме. Из него лития-6 - 8,6 тыс. т/ год. Вот он возобновляемый потенциал для тритиевой термоядерной энергетики. Пусть мы берём половину, т.е 4.3 тыс. т/ год, при население в 7 млрд. - 0,6 грамм на человека. Получается приблизительно 5 т.н.э. на человека. Больше чем с урана, но тоже совсем не бесконечность.

[Проходящий Кот]

Если не шиковать, то хватит....

[snickers]

Это зависит от сорта древесины, технологии её обработки и технологии строительства.

Дерево не простоит 500-1000 лет. Даже деревянных строений в 200-300 лет очень мало. А уж про такие строения как римские Акведуки или Колизей и речи нет, никакое дерево столько не простоит. Плюс у него другой - дешевизна и быстрота постройки. Самый простой например кирпичный дом это как минимум гидрология на грунтовые воды, выбор от этого типа фундамента, желательно с годик тому постоять для утрясания деформаций... это трата энергии на цемент и обжиг кирпича... а дерево трата... в принципе гвозди, скобы да и все в принципе, которые можно по идее склепать кузнецу из болотного железа если совсем припрет. Возможно отсутствие фундамента из за низкой нагрузки.
Кроме того - обработка камня это более высокий уровень цивилизации.

[snickers]

Если не шиковать, то хватит....

Еще торф есть кстати, он возобновляется и в ТЭС горит.

[AlexAV]

Мегаполисы всё равно будут. Чтобы их не было нужно условие что государство отсутствует. Просто управляющий аппарат, плюс более сильная экономика - за счёт того что налоги концентрируются в столице, торговый центр. Обслуга для всего этого и тд. Тем самым утопии разумеется не выйдет.

Само собой. Такого вида мегаполисы за счёт внешнего притока ресурсов существовали и в классических обществах - Рим периода Империи, Константинополь, Багдад (в период халифата), Пекин (периода Минь скажем), Теночтитлан. Но доля проживающего в них населения от общего была невелика, точно так же они не были основой экономики, скорее её проблемой.

[AlexAV]

Дерево не простоит 500-1000 лет. Даже деревянных строений в 200-300 лет очень мало.

Так для большинства зданий и сооружений такая долговечность и не нужна (жилых домов, торговых помещений и т.д.). Есть конечно сооружения, где это может быть существенно, но их не так много в общей массе (ну и понятно, что их и будут строить из иного материала).

[crazy_terraformer]

Литий накапливают лютики,бурые и красные водоросли.

Содержание лития в почвах невелико, всего 3*10-3%. Обычно в растительных тканях концентрация этого элемента на один-два порядка меньше, следовательно, в растениях есть барьеры, препятствующие поступлению лития внутрь клеток. По-видимому, это защитная реакция - в высоких концентрациях элемент токсичен для растений. Однако некоторые виды, относящиеся к так называемой литиевой флоре, накапливают его в довольно значительных количествах. Так, например, в лабазнике вязолистном (Filipendula ulmaria) и осине (Populus tremula) может содержаться лития до 0,1 %. Очень активно поглощает этот элемент табак (Nicotiana tabacum). Он накапливает литий независимо от его содержания в почве, поэтому относится к числу привычных концентраторов, непригодных для индикации. Литий концентрируется главным образом в листьях и хвое растений.

Вероятно, стоит разыскивать растения,макро и микроорганизмы, накапливающие необходимые элементы, усиливать генетически способности к аккумуляции этих элементов и культивировать.

[crazy_terraformer]

Дерево не простоит 500-1000 лет. Даже деревянных строений в 200-300 лет очень мало.

Так для большинства зданий и сооружений такая долговечность и не нужна (жилых домов, торговых помещений и т.д.).

А возможно долговечность опасна накоплением вредных болезнетворных микроорганизмов, в т.ч. обладающим толерантностью к антибиотикам и бактерицидным веществам.

[AlexAV]

В мегаполисе можно перемещаться на трамваях, метро, велосипедах и просто пешком. А при рассредоточенном населении без личного автотранспорте не обойтись. Причём для жителей сельской местности - не обойтись без джипов и пикапов с мощными двигателями. Да и горожанам, как показывает опыт Америки, без автотранспорта никак. Который один будет потреблять энергии больше, чем все небоскрёбы.

Можно посмотреть на какой-нибудь реальный мегаполис и посмотреть насколько это на самом деле энергоэффективно с учётом всех затрат. Наиболее близко к описанному Вами подходит город-государство Сингапур. По статистике BP там потребляется 80.2 млн. т.н.э., а население составляет 5.535 млн. человек. Т.е. в итоге 14.5 т.н.э. на человека в год.

Куда там расточительным американцам с их субурбаном и потреблением около 7 т.н.э. первичной энергии на человека, или нам в холодном климате и мощной химической промышленностью и металлургией (в России их вклад в общее промышленное производство очень велик, а это самые энергоёмкие отрасли промышленности) с потреблением 4.7 т.н.э. первичной энергии на человека до настоящего высокотехнологичного и "энергоэффективного" мегаполиса.

И это ещё никто вертикальных ферм не строит и индий из суглинка не добывает. Мегаполис - по факту самая расточительная форма организации человеческого населения. Если у нас дефицит энергии - то это совсем не то, что нужно. Собственно в нормы потребления Сингапура даже с ЗЯТЦ вписаться будет практичеки невозможно при современном население земли.

[библиограф]

Очень активно поглощает этот элемент табак (Nicotiana tabacum). Он накапливает литий независимо от его содержания в почве, поэтому относится к числу привычных концентраторов, непригодных для индикации.

Катализ горения сахара литиевыми солями. содержащимися в табачном пепле
http://www.youtube.com/watch?v=bckN7iMhjmg
В Гравилате аллепском /Geum allepicum лития ещё больше - 80 мг на кг сухого вещества!

[EvilShurik]

Не надо как шаман повторять фразу "полный рециклинг невозможен". Элемент-то ведь с Земли никуда не деваются. Значит, нужно всего лишь пересмотреть методы пользования редкими элементами.
Ну и наконец, добыча элементов из пород с кларковым содержанием это в первую очередь вопрос организации производства и энергетики. Решим вопрос с энергетикой - будет изобилие необходимых веществ.
Почему здесь не рассматривается такой способ обеспечить изобилие энергии, как создание орбитальных солнечных электростанций? Солнце светит уже четыре с половиной миллиарда лет, и гаснуть не собирается. Наоборот, наращивает светимость на десять процентов каждый миллиард лет.
Представляется, что для околоземного пространства и внутренней солнечной системы солнечная энергетика - само собой разумеющееся решение, полностью решающее проблемы добычи и переработки полезных веществ.

Что касается тория и урана. Для урана возобновляемым источником является морская вода. Однако брать от туда уран условно вечно можно лишь в том случае, если оставаться в пределах тех лимитов в рамках которых океан пополняется им через речной сток, это около 15 тыс. т . в год. Торий (несмотря на то, что его в земной коре больше, чем урана) - элемент куда более рассеянный и имеющий значительно меньшую склонность концентрироваться в количествах пригодных для извлечения, и его доступные количества вероятно будут меньше чем урана. Его возобновляемый источник - тяжёлая фракция песков, прежде всего монациты и цирконы.  Точные объёмы их образования не встречал, но с учётом довольно скромных  объёмов месторождений тория, около 1.4 млн. т. (которые как раз в основном этими песками и представлены), - не очень много. Возможно сотни тонн в год (они всё же формировались минимум несколько тысяч лет). Т.е. при равновесном уровне потребления в долгосрочной перспективе реально можно рассчитывать на 7 - 8 тысяч тонн ядерного топлива в год (весь сток полностью не возьмёшь). Для семи миллиардов человек приблизительно по 1 грамму урана на человека в год. По энергосодержанию это приблизительно 2 т.н.э. на человека. Прибавка солидная, но вовсе не такая большая, чтобы энергией можно было бы разбрасываться на всё, что угодно. Это кстати меньше, чем потребляется сейчас в большинстве развитых стран (скажем в Германии - 4 т.н.э на человека, США - 7 т.н.э. на человека), впритык даже для базовой индустрии, выщелачивать редкие элементы из горных пород лишней энергии точно нет (а уж освещать вертикальные фермы - тем более ).

По урану в океанической воде неправильные прикидки. Извлекать его можно из морской воды сотнями тысяч и миллионами тонн в год, и содержание не будет существенно меняться с течением времени. Потому что основной поставщик урана в океаническую воду - это НЕ сток с континентов. А в первую очередь, гидротермальная активность срединно-океанических хребтов, прокачивающая через верхнюю мантию земли сотни кубокилометров воды в год. Отсюда, поступление урана в океаническую воду может быть, в случае нарушение равновесного содержания урана в воде, сотни тысяч тонн в год.

[Hillbilly]

Цитата: Hillbilly от Вчера в 22:31:36
И ещё - животноводство кроме вкусного и полезного мяса, приносит шкуры для одежды и обуви
да, с этим будут проблемы, но эту проблему можно решить держа домашних животных. правда кожа будет не для всех видимо. но без неё в общем-то можно жить. правда, человечество не пробовало.

Я к тому, что она идёт обязательным побочным продуктом при забое скота на мясо. Кроме птицы, конечно.

минтай да иваси

Минтая как и осетра готовить надо уметь.

Научите лучше своего дедушку играть на фисгармонии. Пищевая ценность минтая значительно ниже, чем у сельди. Сельдь - жирная.

[VimanaPro]

В мегаполисе можно перемещаться на трамваях, метро, велосипедах и просто пешком. А при рассредоточенном населении без личного автотранспорте не обойтись. Причём для жителей сельской местности - не обойтись без джипов и пикапов с мощными двигателями. Да и горожанам, как показывает опыт Америки, без автотранспорта никак. Который один будет потреблять энергии больше, чем все небоскрёбы.

Можно посмотреть на какой-нибудь реальный мегаполис и посмотреть насколько это на самом деле энергоэффективно с учётом всех затрат. Наиболее близко к описанному Вами подходит город-государство Сингапур. По статистике BP там потребляется 80.2 млн. т.н.э., а население составляет 5.535 млн. человек. Т.е. в итоге 14.5 т.н.э. на человека в год.

Куда там расточительным американцам с их субурбаном и потреблением около 7 т.н.э. первичной энергии на человека, или нам в холодном климате и мощной химической промышленностью и металлургией (в России их вклад в общее промышленное производство очень велик, а это самые энергоёмкие отрасли промышленности) с потреблением 4.7 т.н.э. первичной энергии на человека до настоящего высокотехнологичного и "энергоэффективного" мегаполиса.

И это ещё никто вертикальных ферм не строит и индий из суглинка не добывает. Мегаполис - по факту самая расточительная форма организации человеческого населения. Если у нас дефицит энергии - то это совсем не то, что нужно. Собственно в нормы потребления Сингапура даже с ЗЯТЦ вписаться будет практичеки невозможно при современном население земли.

Интересные цифры по Сингапуру.
Из чего они складываются ? Если это то, о чём думаю, то Сингапур уместнее сравнить не с США, а возможно с Люксембургом и Голландией. И кстати, что по этой статистике у Гонконга и Монако ?

[AlexAV]

По урану в океанической воде неправильные прикидки. Извлекать его можно из морской воды сотнями тысяч и миллионами тонн в год, и содержание не будет существенно меняться с течением времени. Потому что основной поставщик урана в океаническую воду - это НЕ сток с континентов. А в первую очередь, гидротермальная активность срединно-океанических хребтов, прокачивающая через верхнюю мантию земли сотни кубокилометров воды в год. Отсюда, поступление урана в океаническую воду может быть, в случае нарушение равновесного содержания урана в воде, сотни тысяч тонн в год.

Нет. Приведённая оценка из геохимического времени пребывания урана в морской воде (300 тыс. лет) и его общего количества там. И определяется оно по скорости потери урана из морской воды в донные осадки. Т.к. уран в морской воде находится в равновесии - сток равен притоку из всех источников (не важно реки это или гидротермы). И величина этого притока - около 15 тыс .т. Если брать больше - концентрация урана в морской воде будет падать практически до нуля (если меньше - тоже падать, но ограниченно, до нового равновесного значения ниже современного).

Кстати реки приносят в океан элементов всё же больше, чем гидротермы, к тому же породы дна океана ураном чрезвычайно бедны, намного беднее континентальных пород, там этим гидротермам его вообще брать практически неоткуда.

Не надо как шаман повторять фразу "полный рециклинг невозможен". Элемент-то ведь с Земли никуда не деваются. Значит, нужно всего лишь пересмотреть методы пользования редкими элементами.

С увеличением глубины извлечения затраты начинают катастрофически увеличиваться. Имея бесконечное количество энергии можно обеспечить конечно и полный рециклинг, вот только нет этого бесконечного количества бесплатной энергии. И реальные экономические ограничения делают глубину рециклинга всегда конечной.