Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[Lieut]

Где возьмём углекислый газ? Сожжём уголь? Или хотите выкалупывать из воздуха, от концентрации в 0,045% (по массе)? Из тонны воздуха (333 кубометра при н.у)- 4,5 кг. Проще использованные спички и окурки собирать, эффективнее добыча 

Из известняка. Когда речь идет о кораблях, есть еще вариант связывания водорода в аммиак.

И да, раз речь пошла про водородную энергетику – вот и идеальное решение для прерывистого потребления электроэнергии. Электролизеры дешевы и никто не пострадает, если их КУИМ будет не больше 20-30%.

[BlackMokona]

Почему вы цену берете за литр а потребность корабля в тоннах топлива? Литр соляры не РАВНО одному килограмму.

Потому, что я сравниваю цену литра и литра.

[MenFrame]

Toshiba вдвое увеличит ёмкость литий-ионных аккумуляторов
https://3dnews.ru/959376?from=most-commented-index

[AlexAV]

Toshiba вдвое увеличит ёмкость литий-ионных аккумуляторов
https://3dnews.ru/959376?from=most-commented-index

Как обычно в статье перепутали ёмкость анода с ёмкостью аккумулятора. Тогда как основная часть массы элемента в целом - не анод, а катод. Рост ёмкости элемента в целом будет никак не в 2 раза, а процентов на 20-30%.

Ну и самое интересное это:

Аккумуляторы нового поколения получат аноды из титан-ниобиевого оксида.

Т.е. цена этого улучшения - переход на более дефицитные материалы в составе аккумуляторов. Ниобий - вообще-то редкое и дефицитное сырью, запасы которого оцениваются всего в 4,3 млн.т. Одно это для широкого применения будет большой проблемой.

[mbrane]

Удельная теплота сгорания - Дизельное топливо (солярка) 1 л - 11,9 кВт и Водород - 33,2 кВт.

Дайте ссылку на первоисточник - думаю, вы что-то неправильно поняли.
Потому как табличная теплота сгорания водорода 141 МДж/кг, что в пересчете даст 39 кВтч/кг.

высшая или низшая?

1 литр сжиженного водорода весит  - 72 г

Вы с точки зрения здравого смысла-то проверяйте то, что пишете. В пересчете на килограмм это давало бы 1650 МДж/кг. Какое-то фантастическое чудо-топливо получается.

[Lieut]

Т.е. цена этого улучшения - переход на более дефицитные материалы в составе аккумуляторов. Ниобий - вообще-то редкое и дефицитное сырью, запасы которого оцениваются всего в 4,3 млн.т. Одно это для широкого применения будет большой проблемой.

Когда речь идет про редкоземельные элементы, всегда надо быть осторожным в оценке запасов. Это не редкие элементы, они рассеяны, т.е. почти не берут участие в гидрохимических процессах и не образуют богатые месторождения. Но их кларк, в т.ч. и неодима, вполне даже на уровне. Не меньше, чем у свинца.
И если будет спрос, т.е. цена несколько возрастет, рентабельно извлекаемые запасы сразу возрастают на порядок.

[AlexAV]

Когда речь идет про редкоземельные элементы,

Ниобий - не является РЗЭ. Это элемент побочной подгруппы 5-й группы (там же, где тантал) и он именно что редкий, его кларк приблизительно такой же как и у кобальта и галлия (что, мягко говоря, не очень много). Ну плюс не очень удобоваримые химические свойства, затрудняющие перевод его соединений в раствор (в этом плане извлечение его рассеянных форм ещё большая проблема, чем извлечение галлия). Как раз тот случай, когда кончатся месторождения - кончится ниобий, причём кончится совсем.

[Lieut]

Когда речь идет про редкоземельные элементы,

Ниобий - не является РЗЭ. Это элемент побочной подгруппы 5-й группы и он именно что редкий, его кларк приблизительно такой же как и у кобальта и галлия (что, мягко говоря, не очень много). Ну плюс не очень удобоваримые химические свойства, затрудняющие перевод его соединений в раствор (в этом плане извлечение его рассеянных форм ещё большая проблема, чем извлечение галлия). Как раз тот случай, когда кончатся месторождения - кончится ниобий, причём кончится совсем.

Кларк 18 г/т. В кислых породах выше. Больше чем у свинца.
Он конечно не лантаноид, но как раз рассеянный.

PS Вот кобальт редким элементом назвать ну никак нельзя.

[AlexAV]

Кларк 18 г/т. В кислых породах выше. Больше чем у свинца.
Он конечно не лантаноид, но как раз редкоземельный.

Ну так свинец из рядовой породы мы и не добываем. А кончатся свинцовые руды - кончится и свинец, также как и ниобий - совсем. Вообще со сходным кларком мы добываем из сырья с низкой концентрацией только галлий. Причём с галлием нам в определённой степени повезло, что он накапливается в отходах производства алюминия. И даже несмотря на это данный материал страшный дефицит, а его использование в какой-то технологии в весомых количествах сразу ставит на этой технологии крест (ну в микроэлектронике ещё используют, но там количества микроскопические совсем, но вот даже для солнечных элементов его применение ограниченно именно в связи с дефицитом).

С ниобием будет ещё хуже - в отходах производства массовых элементов (алюминия, железа и магния) его нет. А возится с рядовой породой ради ниобия - экономический абсурд, по той цене по который он получится он попросту никому не будет нужен.

Вообще все элементы (кроме нескольких, содержащихся в заметных концентрациях в морской воде и атмосферных газов) с кларком ниже марганца нужно считать редкими. В том смысле, что кончатся руды - кончатся и они. Это сырьё ничуть не в меньшей степени ограниченное и неисчерпаемое, чем нефть.

По большей части в долгосрочной перспективе даже с титаном и марганцем всё не так чтобы было хорошо (извлекать их из сырья вроде подмосковного суглинка технически возможно... но цены сильно не порадуют, они порядка на 2 будут выше современных).

В нелимитированных количествах  можно считать доступными только кремний, алюминий, кальций, железо, натрий, калий, кислород, водород, углерод, атмосферные газы, хлор, сера. Пожалуй и всё. В ограниченных (но всё же не совсем ничтожных и не по совсем абсурдной цене) - титан, марганец, фосфор, бром. Если для технологии критически важно что-то помимо этого списка в существенных количествах - такую технологию возобновляемой считать нельзя.

PS Вот кобальт редким элементом назвать ну никак нельзя.

Редкий и с очень небольшими запасами. Нередкие - это породообразующие (кремний, алюминий, железо, магний, кальций, калий, натрий).

[Lieut]

AlexAV, вроде бы как рядом с ванадием ниобия должно быть много. Понимаю, ванадий не слишком востребованный.

Нет, ну про титан и марганец вы однозначно загнули. Особенно про титан.

А относительно цен – если в каждой семье не будет по две-три малолитражки, цивилизация не умрет.

PS Титана в земной коре просто дохрена, а у марганца отличная гидрохимия. Прекрасно выщелачивается при восстановительной среде, в двухвалентном состоянии.

[AlexAV]

AlexAV, вроде бы как рядом с ванадием ниобия должно быть много. Понимаю, ванадий не слишком востребованный.

Ванадий сам по себе дефицит. Запасы в 14 млн. тонн мягко говоря особого оптимизма не внушают. Причём цены на него уже сейчас совсем не низкие.

[AlexAV]

Нет, ну про титан и марганец вы однозначно загнули. Особенно про титан.

Не совсем. Здесь просто нужно понимать, что в долгосрочной перспективе неважно лежит ли в месторождениях миллион тонн или миллиард. В любом случае они будут исчерпаны на историческом масштабе времени.

А в долгосрочной перспективе все элементы придётся извлекать из сырья с содержанием близким к кларковому, попросту из породы вроде подмосковного суглинка. Способы извлечения из такого сырья железа и алюминия понятны. Но уже даже с марганцем и титаном всё не столь очевидно. Т.е.  для того же титана способ его извлечения из бедного сырья кроме хлорирующего обжига как-то и предложить сложно. Но даже при содержание 0,5% (типичных для титана) заниматься этим будет только ради титана страшно дорого (по современным меркам). Разве что получать как побочный продукт к алюминию при условие извлечения последнего в тот-процессе (но тогда количество доступного титана будет лимитироваться потребностью в алюминии). Ну или тяжёлую фракцию песков сепарировать (в этом случае правда неограниченность ресурсов уже не столь очевидна). С марганцем так же, возможно как побочный продукт при производстве железа, но опять же в ограниченных количествах.

Т.е. в этом смысле граница редкие/нередкие проходит по тому можно ли ути элементы со сколько-нибудь приемлемыми затратами извлечь из условного подмосковного суглинка и морской воды. Железо, алюминий, магний - точной можно (т.е. не редкие). Никель, медь, цинк, олово, свинец - скорее всего нет (т.е. редкие). Титан и марганец - некий промежуточный случай, вроде и можно, но явно или как побочный продукт (как следствие в ограниченных количествах) или весьма дорого (но ещё не совсем абсурдно).

[Kaiserfrogling]

Алекс, мой вам совет - маленько погуглите как добывают соль упариванием морского брина, очень уж нелепо выглядите в глазах профессионалов.
Для начала - при упаривании первыми выпадают карбонаты и сульфаты, потом средние соли, и лишь потом поваренная. Причем соли магния обладают слабительным действием (именно изза этого морскую воду пить нельзя), и для получения более-менее хорошей соли эту процедуру нужно повторить 2-3 раза. Поэтому отвальные фракции брина намного дешевле морской соли, литий не образует нерастворимых и малорастворимых солей и находится в средних отвальных фракциях брина.
Разделение лития и магния очень простое - сульфат и карбонат магния практически нерастворимы.

[AlexAV]

Разделение лития и магния очень простое - сульфат и карбонат магния практически нерастворимы.

Вообще-то сульфат магния прекрасно растворим, а карбонат лития (как и карбонат магния) растворимы слабо. Таким методом они друг от друга не отделяются.

[AlexAV]

Алекс, мой вам совет - маленько погуглите как добывают соль упариванием морского брина, очень уж нелепо выглядите в глазах профессионалов.
Для начала - при упаривании первыми выпадают карбонаты и сульфаты, потом средние соли, и лишь потом поваренная.

Нет, вы что-то перепутали. Порядок выпадения следующий:
1) Карбонат кальция
2) Сульфат кальция
3) Хлорид натрия
4) Сульфат магния
5) Карналит, бишофит

Соли магния и калия выпадают позже поваренной соли (раньше только карбонат кальция и гипс), при получение соли они остаются в растворе.

[Kaiserfrogling]

Разделение лития и магния очень простое - сульфат и карбонат магния практически нерастворимы.

Вообще-то сульфат магния прекрасно растворим, а карбонат лития (как и карбонат магния) растворимы слабо. Таким методом они друг от друга не отделяются.

Нет, вы ошибаетесь

[AlexAV]

Нет, вы ошибаетесь

Не знаю откуда вы эту таблицу взяли, но в справочнике Р.А. Рабинович, З.Я. Хавин "Краткий химический справочник" растворимость сульфата магния дана 25,5 г/100г воды при 0 градусов и 37,4 г/100 г воды при 25 градусах, это вообще-то почти столько же, сколько у хлорида натрия. Очень сомнительно, что это можно назвать слабой растворимостью.

Ну или в химической энциклопедии посмотрите: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2395.html

Очень рекомендую Вам пользоваться нормальной литературой, а не разными ОБС.

[AlexAV]

Не знаю откуда вы эту таблицу взяли,

Прошу прощения, за то что незаслуженно начал критиковать таблицу (но не Вас), просто, мелко, не заметил. В таблице всё нормально, в клеточке сульфата магния булавочка Р - как и должно быть. Вы просто перепутали сульфат магния с сульфитом. Это разные соединения. Сульфит магния (0,3 г/100г) действительно относительно малорастворим, но никак не сульфат.

[AlexAV]

эту процедуру нужно повторить 2-3 раза

Никто её 2-3 раза не повторяет. Весь магний остаётся в растворе и садочную соль просто промывает небольшим колличеством морской воды для удаления остатков раствора (и то не всегда, в большинстве случаев 98%-99% продукта достаточно, а это не требует дополнительных операций).

Собственно краткое описание технологии из Позина М.Е. "Технология минеральных солей"

[Kaiserfrogling]

На момент написания о растворимости сульфата сидел на нескольких разноязычных форумах сразу, и в спешке перепутал растворимость сульфата магния, и тепловой  с вакумным способом.
Извиняюсь перед Алексом и читателями за недостаток многозадачности ))

Не знаю откуда вы эту таблицу взяли

Эта таблица рекомендуется министерством образования россии для школ.
http://www.piter-komplekt.ru/catalog/dlya-shkolyi/kabinet-ximii/diski4/elektronnaya-tablicza-rastvorimost-solej,-kislot-i-osnovanij-v-vode
По ней фторид карбонат и силикат лития растворимы, а фторид карбонат и силикат магния (тальк)  - нет. Надеюсь вы не станете спрашивать откуда взять силикаты в песчаной пустыне?

Собственно краткое описание технологии из Позина М.Е. "Технология минеральных солей"

Даже при таком способе отвальные фракции намного дешевле самой соли, арабы в Алжире (где экспериментировали дюпонвцы) их тупо выбрасывают - цена ноль.