Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Таким образом фосфор находится в органическом иле, можно не ждать милости от природы(образования фосфоритов),

Проблема в том, что морские осадки, несмотря на то что там весь фосфор и тонет, не так уж им богаты... В среднем 690 г/т. Этих осадков придётся извлекать, очищать от соли и доставлять уж очень много. Осаждающийся в виде фосфатной конкреции фосфор - лишь небольшая часть того, что тонет в абиссальных глубинах. Большая часть того что там оказывается в рассеянной форме.

[viesis]

Таким образом фосфор находится в органическом иле, можно не ждать милости от природы(образования фосфоритов),

Проблема в том, что морские осадки, несмотря на то что там весь фосфор и тонет, не так уж им богаты... В среднем 690 г/т. Этих осадков придётся извлекать, очищать от соли и доставлять уж очень много. Осаждающийся в виде фосфатной конкреции фосфор - лишь небольшая часть того, что тонет в абиссальных глубинах. Большая часть того что там оказывается в рассеянной форме.

Только цена на фосфорит на 4летнем минимуме в момент крайне благоприятный для сырьевых товаров.

[AlexAV]

Только цена на фосфорит на 4летнем минимуме в момент крайне благоприятный для сырьевых товаров.

Вы опять путаете текущую конъюнктуру и долгосрочные тенденции... Любой неисчерпаемый ресурс (а фосфориты именно к ним относятся) - неизбежно будет исчерпан. Точные значения запасов при этом никакого значения не имеют, в любом случае в геологическом масштабе они ничтожны.

Запасов фосфоритов при текущем потребление максимум на несколько десятилетий. Это ничтожный промежуток времени не только в геологическом (где 1000 лет - лишь миг между прошлым и будущем), но даже в историческом масштабе времени.

[mbrane]

Однако лобовой путь здесь имеет некоторые проблемы - очень большую энергоёмкость.

Да ладно местной школота всемваши возражения до лампочки - они воде чернодырныю электростанцию обсуждают с квантовыми эффектами появляющимися в результате дифракции....та вы их тут отите натмякину провести что собрать несколько микрон со дна океана мало реально.... Да Алекс вы тоже оптимистично посчитали КПД 50% - но таки известно что самый распространенный метод подъёма твердой фракции со дна океана например при шельфовой бурении аэролифит - а там КПД не выше 10%...потом начнется только за обезвоживание и сушку ибо влажность будет 100 и более процентов( ее считают в пересчете на сухой вес), и будет очень неприятно если фосфат кальция  окажется в виде взвеси микронных размеров(а именно в такой форме он поступает в астуарии- и откажется осаживатьсяя..потом приблиайшем рассмотрении окажется что добыли не фосфор а фосфат кальция с примесями фосфата железа.,фтордидов, и самое шо паскудное урана и прочих тяжёлых элементов которые над будет очистить, а для получения фосфорных удобрений нужна серная кислота - коей сейчас много только потому шокачество нефти и газа сильно упало и выросла сернистого приодноврменном ужесточении требований к выбросам серы

[mbrane]

Только цена на фосфорит на 4летнем минимуме в момент крайне благоприятный для сырьевых товаров.

ООО ....исчо один биржевой онолитех появился на нашем небосклоне....онолитех так и цена на нефть 2 года с небольшим назад доходила до 27 долларов, а при добыче и первичной переработке любых полезных ископаемых основную роль играет содержание и удельные энергозатраты(взрыв, рудничный транспорт, дробление , измельчение,флотация,обезвоживание, сушка, складирование хвостов.., а в потом случае и химическая переработка)....(сейчас расскажут о новых технология и  сказку о сланцевых фосфоритах - очень популярные темы среди биржевых онолитехов)...

[viesis]

Только цена на фосфорит на 4летнем минимуме в момент крайне благоприятный для сырьевых товаров.

Вы опять путаете текущую конъюнктуру и долгосрочные тенденции... Любой неисчерпаемый ресурс (а фосфориты именно к ним относятся) - неизбежно будет исчерпан. Точные значения запасов при этом никакого значения не имеют, в любом случае в геологическом масштабе они ничтожны.

Запасов фосфоритов при текущем потребление максимум на несколько десятилетий. Это ничтожный промежуток времени не только в геологическом (где 1000 лет - лишь миг между прошлым и будущем), но даже в историческом масштабе времени.

В statista.com запасы фосфорита- 68 млрд тонн, добыча wiki- 0,2 млрд тонн, то есть хватит примерно на 350 лет

[mbrane]

Только цена на фосфорит на 4летнем минимуме в момент крайне благоприятный для сырьевых товаров.

Вы опять путаете текущую конъюнктуру и долгосрочные тенденции... Любой неисчерпаемый ресурс (а фосфориты именно к ним относятся) - неизбежно будет исчерпан. Точные значения запасов при этом никакого значения не имеют, в любом случае в геологическом масштабе они ничтожны.

Запасов фосфоритов при текущем потребление максимум на несколько десятилетий. Это ничтожный промежуток времени не только в геологическом (где 1000 лет - лишь миг между прошлым и будущем), но даже в историческом масштабе времени.

В statista.com запасы фосфорита- 68 млрд тонн, добыча wiki- 0,2 млрд тонн, то есть хватит примерно на 350 лет

ну вот срок определили нашего буйного мира на острове Бали....правда все немного ранее закончится как только источники серы - сульфидные руды и нефтегазовое месторождения подиссякнут и кислоту серную придется из гипса делать.,. Либо соляную электролизом., Либо азотную из воздуха но малоизвестным пока способом получения водрода

[crazy_terraformer]

азотную из воздуха но малоизвестным пока способом получения водрода

азотную можно и без получения водорода, но энергозатратнее через окисление азота кислородом воздуха в электрической дуге (Процесс Биркеланда-Эйде)
N₂ + O₂ → 2NO
Горячий оксид азота(II) быстро охлаждают и смешивают с атмосферным кислородом
2NO+O₂ → 2NO₂
Затем диоксид смешивается с водой и полученная азотная кислота дальше очищается фракционной перегонкой.
3NO₂+H2O → 2HNO₃+NO

[mbrane]

2NO+O2 → 2NO2

Херня ....эта реакция медленная...на электростанциях от нее основной геморрой при очистке от азота

[Lieut]

Там проблема в первой реакции N₂ + O₂ → 2NO, которая требует разогрева до 2000 С и выше и все равно идет с низким выходом.
Так что электролизный водород требует меньших затрат энергии.

[Lieut]

Насчет фосфора.
При должном уровне организации, он также может стать квазибесконечным ресурсом.

Приблизительно это я и имел ввиду, когда говорил о возврате фосфора. Однако лобовой путь здесь имеет некоторые проблемы - очень большую энергоёмкость. Содержание фосфора в глубинных слоях скажем тихого океана только 84 ppb (частей на миллиард). Чтобы доставить на поверхность 1 т фосфора придётся перекочать около 12 млн. м3 воды. Это на самом деле не так просто. Океаническая вода - конвективно устойчива (иначе какие-то дополнительные усилия для подъёма глубинных вод просто не требовались бы ). Т.е. её плотность увеличивается с глубиной. Типичный профиль плоности выглядит приблизительно так:



А это значит, что минимальные, следующие из закона сохранения энергии, затраты энергии на подъём  1 м3 воды составят 0,14 кВтч/м3. Т.е. для подъёма одного тонна фосфора не менее 1,7 ГВтч. Из-за ограниченного КПД насосов и гидравлического сопротивления ещё минимум раза в 2 больше. Антропогенный дисбаланс по фосфору составляет около 14 млн.т. в год. Для подъёма такого объёма потребуется количество энергии соизмеримое или превышающее мировую генерацию электроэнергии (25 тыс. ТВтч в год)... Одно это ставит под вопрос реализуемость такого варианта. Откуда эту энергию брать? Сколько это будет стоить?

Вторая проблема - морская вода всё же довольно коррозионноактивная. Стали работающие там обычно легируют. Вот скажем их типичный состав: http://www.splav-kharkov.com/mat_start.php?name_id=2462 И это тоже проблема...

Не обязательно же с четырехкилометровой глубины подымать. Во всех пробных проектах подымают где-то со 100-200 м. Пластиковые трубы, обычно работая на энергии волн.

[AlexAV]

Не обязательно же с четырехкилометровой глубины подымать. Во всех пробных проектах подымают где-то со 100-200 м.

Глобальная проблема - это то что тонет в абиссальных глубинах. Т.е. общая не замкнутость цикла фосфора. Подъём воды со 100 - 200 метров здесь мало поможет. Может вообще навредить ускорив скорость захоронения фосфора в следствие увеличения биопродуктивности (накопление фосфора в донных отложениях тесно связано с накоплением органических осадков).

[AlexAV]

Там проблема в первой реакции N2 + O2 → 2NO, которая требует разогрева до 2000 С и выше и все равно идет с низким выходом.
Так что электролизный водород требует меньших затрат энергии.

Вот не очевидно. Синтез NO плазмохимически в ВЧ разряде в режиме ЭЦР требует около 3 эВ/молекулу NO. С учётом КПД гиротронов (около 60%) - около 9,6 МВтч/т азота.

Если же через аммиак (а водород получать электролизом) - то на 1 т азота нужно 2400 н.у.м3 водорода. Если водород получать низкотемпературным электролизом воды с железными электродами, то затраты энергии будут около 5,4 кВтч/м3. Итого 13 МВтч/т азота - производство водорода. Плюс к этом на синтез тонны аммиака нужно ещё 3,2 МВтч или  3,8 МВтч в пересчёте на азот. В сумме 16,8 МВтч.

Пока водород из природного газа синтез аммиака -  практически безальтернативный способ связывания азота. А вот если природного газа нет - его преимущества над плазмохимией уже не очевидны...

[Lieut]

Вот не очевидно. Синтез NO плазмохимически в ВЧ разряде в режиме ЭЦР требует около 3 эВ/молекулу NO. С учётом КПД гиротронов (около 60%) - около 9,6 МВтч/т азота.

Дело в том, что эта реакция никогда не происходит нацело. По ссылке выше - при прогреве до 3000 С, выход продукта - 4%. Остальные 96% газа прогревались впустую. Итого энергозатраты "15 MWh/Ton of nitric acid" В переводе на азот это 67,5 МВч/т.

[AlexAV]

Дело в том, что эта реакция никогда не происходит нацело. По ссылке выше - при прогреве до 3000 С, выход продукта - 4%. Остальные 96% газа прогревались впустую. Итого энергозатраты "15 MWh/Ton of nitric acid" В переводе на азот это 67,5 МВч/т.

Речь об неравновесном разряде. Температура газа в нём всего несколько сотен градусов, в некоторых случаях может вообще не сильно от комнатной отличаться. Реакции же идут в результате возбеждения молекул под действием электронного удара неравновесных, ускоряемых электрическим полем, электронов. В этом случае можно получить энергозатраты существенно ниже, чем если просто греть газ дугой (в дуге плазма почти равновесная).

Расход энергии вложенной в плазму на уровне 3 эВ/молекулу - получается экспериментально (https://ufn.ru/ufn81/ufn81_6/Russian/r816a.pdf).

[Скеп-тик]

В среднем 690 г/т.

Это на 1 сотку как раз. Обессаливание особенно не нужно, отстоится - и в дело.
Конечно, для Казахстанщины и Техасчины с их просторами - неподъёмные объёмы, но для причерноморских фермеров, с 10 гектарами, Вануату с Карибати - в самый раз, для экстенсивного земледелия.

[mbrane]

Обессаливание особенно не нужно, отстоится - и в дело.

да ты чо... куда оно отстоится? в самом сухом глинистом продукте после фильтрации (по консистенции паста) - влажность на уровне 22%, при 3,5 % соленности, это 0,7% соли по массе .... Без промывок ты быстренько почву превратишь в солонец

[crazy_terraformer]

Решением проблемы с отмыванием соли могут стать гмо-растения растущие на засолённых почвах или в солоноватой воде(рисовые чеки), или водоросли.Т.е. отмывать от соли ил не понадобиться, разве что растительные остатки, от этих культур, которые пойдут на удобрения для др. растений.

Чтобы доставить на поверхность 1 т фосфора придётся перекочать около 12 млн. м3 воды. Это на самом деле не так просто

А может можно ил отфильтровать и отжать под водой, чтобы качать вязкую массу или использовать сжатый воздух для пневмотранспорта отжатой массы?

[mbrane]

гмо-растения растущие на засолённых почвах или в солоноватой воде

Ну будет у тебя расти верблюжья колючка  на участке- легче станет...забудь о высокой урожайности при высокой солёности ибо куча энергии будет уходить не на наращивание вегетативных частей и отложения сахаров а на преодоление осмоса....кроме того если не делать постоянной промывки почвы но постоянно вносить соль она за солится до состояния соляной корки... Кроме того заселятся все пресноводные  реки- питьчто будешь? Если чего будешь ?

А может можно ил отфильтровать и отжать под водой, чтобы качать вязкую массу или использовать сжатый воздух для пневмотранспорта отжатой массы?

Все можно ... Только энергию добавляй и увеличивайте капиталвложения и все будет хорошо ...  Компрессор в 7500кублв в час при 2.5 атмосферах избытчны по самых лучших торгах 150000 доллара не считая еплобменников, энергптребление 400 квт...это двухступенчатая турбина...качать со дна океана это 150-250.атмсфер.... включительно дорогущие поршневые компрессоры - я такие видел на установке п сжижению метана...в 3- 5 супеней....КПД ароэлифта 10%....потом начнется после а в какой фракции фосфор сидит -  реках он находится в фракции 0-5 мкм или в виде ионов. Упомянутая мною фракция взвешенные частицы, что исключает применение осаждения. Остаётся микрфильтрация...ежели мине память не изменяет перепад давления на мембране  порядка 1 атмосферы.... Т:Ж наверное 1:10....содержание фссфатов менее 1%

[Инопланетянин]

А если добытый на абиссальных глубинах ил распылять в приповерхностных водах безо всякой обработки? Просто для выращивания планктона с последующей переработкой оного в нефть и частично на развод рыбы?
Примерно 0,002 часть фосфора уже лучше, чем миллионные доли в морской воде. Траулеры придётся делать глубоководными это сложно, но это не вся мировая генерация на поднятие бедных фосфором вод. Единственно, не будет ли этот ил затенять водорослям свет?

Ефремов в своём Часе быка такой случай рассматривал. С глобальным потеплением без потепления (много СО₂ в атмосфере, но без потепления; не раздували тогда такую истерию) и потерей фосфора.