Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[Lieut]

дахе в самой хреновой болотной руде содержание к примеру железа раз в 5 больше в горной массе

Только вот запасов в болотных железных рудах еще меньше, чем в традиционных.

[mbrane]

Так предварительно нейтрализуем щёлочь, чтобы меньше пылило или сразу высушенный шлам идёт в переработку, не выходя из герметичного и ограниченного только фильтрами от пыли и шлюзами пространства предприятия, в шлюзах струи воздуха сдувают пыль в пылесборники.

чиво.... там материал переизмельченный - 50%  менее 5 микрон... ты если применишь пневмотранспорт - хрен когда его отфильтруешь

А насчёт цирка с получением пара(сначала низкопотенциального, затем высокопотенцйиального), то он будет нужен, когда закончатся месторождения углеводородов, способные насытить мировой спрос.

даже сейчас с помошью обныкновенных зеркал и солнца можно получать пар средних давлений не напрягаяст . пар низких давлений - имеет ограниченное применение.

Ещё есть предложение "постапокалиптическое" совместить восстановление железа в нейтрализованном шламе горячим водородом с выпариванием воды в псевдоожиженном кипящем слое.

еще раз говорб материал переизмельченный( да еще куча кремния ,люмения, и прочео серы с фосформ) - скорость витания очень низкая, поэтому процесс буде ну очень низкий - не хватает восстановителя , подеимешь скорость - всет материал уйдет в газочистку (а там зачастую промывки) , и наша песня хороша начинай сначала - суши материал.

[cybertron]

https://www.forbes.com/sites/jamesconca/2016/07/01/uranium-seawater-extraction-makes-nuclear-power-completely-renewable/?fbclid=IwAR1FjHk2rtb3AeLbW-qI_j9CLSpQCC8Puir4b3NaSM8uNmDcUML0cOKBnYE#622419f4159a

Стоимость извлечения урана из морской воды за последние 5 лет удалось снизить в 4 раза и достигла 400 долларов за килограмм. (200 за lb) Чтобы добыча стала экономически выгодна на текущий момент стоимость нужно снизить еще в 2 раза.
Но уже и при текущей цене уже понятно что дефицит урана Землянам не грозит еще долго.

[mbrane]

Стоимость извлечения урана из морской воды за последние 5 лет удалось снизить в 4 раза и достигла 400 долларов за килограмм. (200 за lb) Чтобы добыча стала экономически выгодна на текущий момент стоимость нужно снизить еще в 2 раза.
Но уже и при текущей цене уже понятно что дефицит урана Землянам не грозит еще долго.

приведи пример рефертного промышленного внедрения добычи урана их морской воды. о которму можно оценивать реальную себесстоимость (а не  лозунги и рекламу из интенетов), добыли хотя 100 тонн... нет - ну на нет и суда нет

[Lieut]

Наш местный невежда в своем репертуаре. Как будто не понимает, что при текущем уровне себестоимости рудного урана никаких  промышленных внедрений добычи урана из морской воды не будет.
Но это не значит,  что по исчерпании месторождений обязательно наступит технологический коллапс. В некоторых местах люди умеют думать и работать, а не просто жить за счет погреба.

[mbrane]

Наш местный невежда в своем репертуаре. Как будто не понимает, что при текущем уровне себестоимости рудного урана никаких  промышленных внедрений добычи урана из морской воды не будет.
Но это не значит,  что по исчерпании месторождений обязательно наступит технологический коллапс. В некоторых местах люди умеют думать и работать, а не просто жить за счет погреба.

себестоимость не определяется в пробирках...

Комментарий модератора раздела

п.3.1.в. +30%

[Lieut]

Невежда с хамскими повадками - месторождения, от которых вы там все сейчас кормитесь, не бесконечны.
Про что и эта тема.

Вы прекратите существовать, другие продолжат жить.

[crazy_terraformer]

Так предварительно нейтрализуем щёлочь, чтобы меньше пылило или сразу высушенный шлам идёт в переработку, не выходя из герметичного и ограниченного только фильтрами от пыли и шлюзами пространства предприятия, в шлюзах струи воздуха сдувают пыль в пылесборники.

чиво.... там материал переизмельченный - 50%  менее 5 микрон... ты если применишь пневмотранспорт - хрен когда его отфильтруешь

А насчёт цирка с получением пара(сначала низкопотенциального, затем высокопотенцйиального), то он будет нужен, когда закончатся месторождения углеводородов, способные насытить мировой спрос.

даже сейчас с помошью обныкновенных зеркал и солнца можно получать пар средних давлений не напрягаяст . пар низких давлений - имеет ограниченное применение.

Ещё есть предложение "постапокалиптическое" совместить восстановление железа в нейтрализованном шламе горячим водородом с выпариванием воды в псевдоожиженном кипящем слое.

еще раз говорб материал переизмельченный( да еще куча кремния ,люмения, и прочео серы с фосформ) - скорость витания очень низкая, поэтому процесс буде ну очень низкий - не хватает восстановителя , подеимешь скорость - всет материал уйдет в газочистку (а там зачастую промывки) , и наша песня хороша начинай сначала - суши материал.

Ставим в цитируемом тексте вместо "лунный грунт" и "грунт" -  "красный шлам".
При смешивании и нагревании ферросилиция с красным шламом будет выделяться водород, который после плавления смеси возможно стоит заменить на инертный газ?

В 1977 г. группа американских ученых ( Phinney W.C., Criswell D., Drexler E., Carmirian J.) разработала установку для комплексной переработки лунного грунта на основе ферросиликатного восстановления железа при 1300⁰ С ( 2 FeO +Si -> 2Fe +SiO2) и карботермического способа получения Al, Ca, Si, Mg при 2300⁰ С ( по реакции MeO +C -> Me +CO).
Кремний и углерод циркулируют как промежуточные агенты, последний восстанавливается каталитическим гидрированием. По технологической схеме сначала лунный грунт сплавляется при 1300⁰ С в печи с оборотным железокремниевым сплавом, где частично восстанавливается. Затем металлостеклянная композиция охлаждается, размалывается и частички металлического железа ( диаметром 50мкм) отделяются от силикатного шлама ( окислов) магнитной сепарацией. Для очистки от кремния железо вновь расплавляют до 1600⁰ С разделяют во вращающейся печи на 3 фракции: 1) чистое железо ( готовый продукт), 2) железокремниевый сплав ( идет на сплавление с новой партией грунта), 3) силикатный шлам ( SiO2, Al2O3,CaO,MgO и т.д.). К силикатному шламу добавляется углерод ( сажа). Смесь нагревается до 2300⁰ С и разделяется в центробежной вращающейся печи. Пары восстанавливающихся металлов ( Ca, Mg ) и окись углерода собираются в газовой фракции и разделяются затем при конденсировании и фильтрации. Остальная смесь расслаивается на сплав восстановившихся Si-Al и стекло. На последующих 2-х центробежных печах при 2300⁰ С из стекла отделяют в виде газовой фракции остатки Ca, Mg, Al, Si, CО, а сплав Al-Si разделяют на газообразный алюминий и жидкий кремний. Последний возвращается на первую операцию восстановления грунта.

Вполне вероятно, что следующую половину процесса проводить не обязательно.

Шлам ( стекло) с непрореагировавшими остатками углерода ( оборотного и природного, содержащегося в небольшом количестве в грунте) поступает в окислитель, где при 1000⁰ С кислородом остатки углерода превращаются в газовую смесь СО, СО2 и отделяются. Затем путем добавки к шламу кремния при 1200⁰ С восстанавливается непрореагировавшая ранее часть MgO и отделяется от шлама дистилляцией. Образующиеся при переработке грунта СО и СО2 , по предлагаемой схеме, подвергаются каталитическому гидрированию в присутствии Н2 с образованием Н2О , СН4 и других углеводородов, с последующим крекингом до сажи и водорода. Согласно расчетам для переработки 300 тыс. т сырья в год потребуется установка занимающая объем 1550 м3, потребляющая 450 тыс. квт ( 13 тыс. квт-час/т грунта) и имеющая массу 1500 т, в т.ч. оборудования восстановления железа — 196т, получения магния — 268 т, отделения металлов—104 т, восстановления углерода — 613т, вспомогательного оборудования-181 т, радиаторов — 107 т. 28).

Phinney, W. C., D. Criswell, E. Drexler, and J. Garmirian. (1977) “Lunar Resources and their Utilization” Space-Based Manufacturing from Nonterrestrial Materials New York: American Institute of Aeronautics and Astronautics.

[MenFrame]

Ученые предложили способ удешевления топливных элементов электромобилей

[Rattus]

https://elementy.ru/novosti_nauki/433436/Novyy_adsorbent_selektivno_izvlekaet_uran_iz_morskoy_vody

[anovikov]

https://www.tesla.com/blog/35000-tesla-model-3-available-now

Наконец тесла за $35K как обещалось, вдобавок слегка улучшенный вариант за $37K. Это уже дешевле средней новой машины вообще (https://www.mlive.com/auto/2018/10/new_car_prices_up_2_percent_th.html). Вот вам EV для народа, доступная широчайшим слоям народных масс, каждому (с учётом более низкой стоимости эксплуатации и бОльшим ресурсом/residual value она выйдет дешевле 70-80% машин на рынке, всех кроме ну совсем убогих).

[Lieut]

https://elementy.ru/novosti_nauki/433436/Novyy_adsorbent_selektivno_izvlekaet_uran_iz_morskoy_vody

Все известные в настоящее время материалы, поглощающие уран, не могут использоваться для промышленного извлечения урана из воды, так как они не менее (а иногда — и более) прочно связываются с ионами ванадия (VO3+), содержание которых в воде превышает содержание урана.

По массовому содержанию ванадия в морской воде столько же, сколько и урана. Значит лишь в 4,6 раз больше атомов. Мне казалось, не это есть самая большая проблема.

Или глутароимид-диоксим более избирательно извлекает VO₂⁺, чем UO₂²⁺?

PS Если говорить про добычу ценных металлов из морской воды, то в ней на удивление много вольфрама, в 10 раз больше чем даже железа.
Кажется, про него в этом ракурсе тут еще не упоминали.

[crazy_terraformer]

Новое покушение на процесс Габера-Боша обещает быть удачным.
Плазменный электролиз позволяет получать аммиак из азота и воды без катализатора.
Отрывок под спойлером.

(кликните для показа/скрытия)

Мохан Санкаран (R. Mohan Sankaran) и его коллеги из Кейсовского университета Западного резервного района (Кливленд, США) решили использовать не каталитическую, а плазменную активацию азота для реакции (рис. 1).

 Этот способ активации азота известен уже давно: еще до работ Габера был разработан процесс Биркеланда — Эйде (Birkeland–Eyde process) — получение оксидов азота при пропускании воздуха через электрическую дугу (H. S. Eyde, 1909. The manufacture of nitrates from the atmosphere by the electric arc—Birkeland-Eyde process). Правда, он был гораздо менее эффективным, чем способ, разработанный Габером. В каком-то смысле эта идея была подсмотрена у самой природы: во время гроз молнии довольно эффективно разбивают молекулы N2, в результате чего образуются оксиды азота.
В прошлом году была опубликована работа, в которой плазменная активация позволила получить аммиак из азота и водорода на гетерогенном катализаторе при атмосферном давлении и относительно низкой температуре — 200 °С (P. Mehta et al., 2018. Overcoming ammonia synthesis scaling relations with plasma-enabled catalysis). Водород для этой реакции опять же был получен конверсией природного газа и, хотя результаты этого исследования бесспорно интересны, проблему селективного восстановления азота до аммиака с помощью возобновляемого сырья пока еще не удавалось решить никому.

Американские ученые решили использовать гибридный электролитический подход, чтобы попробовать получить аммиак в мягких условиях и при атмосферном давлении без катализаторов. В отличие от указанных выше процессов, в которых азот активируется плазмой, ключевыми частицами для новой реакции являются гидратированные электроны (рис. 2).


Рис. 2. Схема установки для плазменного электролиза аммиака из азота и воды.

(кликните для показа/скрытия)

Установка работает от источника постоянного тока (dc), гальваностатический контроль которой осуществляется резистором (R). Стрелочкой показано направление движения потока электронов (e−). Устройство похоже на стандартную установку для электролиза, в которой металлический катод, обычно погруженный в электролит, заменен плазменным катодом: плазма образуется в зазоре между поверхностью жидкого электролита и соплом из нержавеющей стали, по которому при атмосферном давлении подается азот или смесь азот-аргон. Образующиеся в плазме свободные электроны попадают в электролит, где гидратируются. Азот (азот-аргоновая смесь) также подается и отводится через блок продувки (Purge), давление над электролитом равно атмосферному. В качестве электролита в экспериментах выступали растворы серной кислоты разной концентрации в деионизированной воде. Кислота служит и источником ионов H+, необходимых для получения аммиака, так и для связывания образующегося аммиака в гидросульфат аммония. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science Advances

Гидратированные электроны возникают в растворе при взаимодействии воды и плазмы, образующейся в результате разрушения молекул N2 под действием электрического тока (P. Rumbach et al., 2015. The solvation of electrons by an atmospheric-pressure plasma). То, что гидратированные электроны могут восстанавливать азот до аммиака было уже известно, однако в предыдущих работах сольватированные электроны получали с помощью облучения ультрафиолетом (D. Zhu et al., 2013. Photo-illuminated diamond as a solid-state source of solvated electrons in water for nitrogen reduction).
Опыты группы Санкарана показали, что можно получать гидратированные электроны на границе раздела газ/жидкость, которые восстанавливают атмосферный азот до аммиака с высокой избирательностью: практически 100% вступающих в реакцию молекул азота N2 превращается в аммиак NH3. Правда, столь высокая избирательность может объясняться и тем, что образовавшийся в результате реакции аммиак просто не мог вступать во вторичные реакции окисления — эксперименты проводили не с воздухом, а с чистым азотом или смесью азота и аргона, то есть аммиак и другие продукты реакции просто не могли окислиться.

Измерение скорости образования аммиака при разных параметрах (меняли силу тока электролиза, pH раствора, в котором протекало образование аммиака, добавляли и убирали катализатор и частицы-ловушки потенциальных интермедиатов реакции) показало, что ключевой стадией образования аммиака является восстановление гидратированными электронами протонов (H+) до радикалов водорода (H·). Также оказалось, что скорость образования аммиака зависит только от концентрации H+, но не от присутствия катализатора, не говоря уже про скорость адсорбции и десорбции активных частиц на катализаторе.

Рис. 3. Активные частицы, содержащиеся в плазме (возбужденный в результате притока большого количества энергии азот [N2(v)]) и в воде (гидратированные электроны [e⁻_(aq)]), способствуют образованию радикалов водорода (H·), которые восстанавливают азот до аммиака.

(кликните для показа/скрытия)

Отдельно записаны суммарные катодные процессы — восстановление N2 до NH3 и выделение молекулярного водорода (H2), образование которого в кислой среде конкурирует с образованием аммиака. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science Advances

(кликните для показа/скрытия)

Фарадеевская эффективность электролиза (доля общего электрического заряда, прошедшего через электролизер, затраченная на образование целевого продукта, в данном случае — аммиака) в предложенном американскими учеными процессе максимальна первые десять минут, затем начинает быстро снижаться, а через десять минут перестает изменяться (рис. 4). Исследователи объясняют понижение выхода по току быстрым понижением концентрации ионов Н+ в начале реакции. Тем не менее, приводящаяся на этом же рисунке линейная скорость накопления аммиака противоречит падению эффективности электролиза со временем. Если же посмотреть на ошибку, с которой определена фарадеевская эффективность обнаруженного процесса при времени пять минут, можно предположить, что существенного снижения эффективности не происходит.


Рис. 4. Зависимость накопления аммиака и фарадеевской эффективности электролиза от времени (сила тока равна 6 мA, значение pH электролита — 3,5). Рисунок из обсуждаемой статьи в Science Advances

Эта попытка получения аммиака с помощью плазменного электролиза из возобновляемого сырья кажется достаточно перспективной: получать аммиак из воды и азота, как уже говорилось, весьма заманчиво, а предлагаемом способе достигается хороший выход аммиака. Конечно, энергия, необходимая для создания плазмы, тоже велика, однако, теоретически, это процесс должен поглощать меньше энергии — нет необходимости тратить энергию на сжатие азота до сотен атмосфер.

Тем не менее, отказываться от процесса Габера — Боша преждевременно: есть много моментов, над которыми исследователям еще предстоит поработать. Желательно модифицировать технологию, чтобы в качестве сырья годился воздух, а не очищенный или разбавленный инертным газом азот. Необходимо масштабировать процесс — ведь в экспериментах изучалась только принципиальная возможность применения плазменного электролиза для синтеза аммиака из воды и азота, и аммиак получали в миллиграммовых количествах. Но нужно помнить и о том, что технологический регламент процесса Габера — Боша до пуска первого завода по производству аммиака подбирался около десяти лет, а его модификация для увеличения производительности проводится до сих пор.

Источник: Ryan Hawtof, Souvik Ghosh, Evan Guarr, Cheyan Xu, R. Mohan Sankaran, Julie Nicole Renner. Catalyst-free, highly selective synthesis of ammonia from nitrogen and water by a plasma electrolytic system // Science Advances. 2019. V. 5. eaat5778. DOI: 10.1126/sciadv.aat5778.

[pkl]

В США могут на 70% сократить финансирование сегмента возобновляемых источников энергии
https://www.ixbt.com/news/2019/03/08/v-ssha-mogut-na-70-sokratit-finansirovanie-segmenta-vozobnovljaemyh-istochnikov-jenergii.html

Если точнее, речь идёт о сокращении финансирования Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии на 2,3 млрд долларов или на 70%. В данном случае имеется в виду бюджет следующего года.

Ну, вот сейчас и посмотрим, чего стоит альтернативщина. Такой вот подарок к 8 марта!

[crazy_terraformer]

Илон Маск - это вроде как мужчина , а шо  он пол уже меняет? Хотя небольшая смена пола вместе с новым пачпортом, лицом, грудями 5-го размера и новыми отпечатками пальцев может быть современным способом укрыться от скаредных кредиторов и назойливости следственных органов.

[BlackMokona]

Ну, вот сейчас и посмотрим, чего стоит альтернативщина.

Какая то незначительная сумма, это и есть те астрономические субсидии на которые произвели 300+ тераватчасов в 2017 году?
" wind, 254.30 TWh (6.22%); wood, 41.15 TWh (1.01%); other biomass, 21.61 TWh (0.53% ); geothermal, 15.93 TWh (0.39%) and solar, 53.29 TWh (1.3%)"

[Lieut]

Программа субсидирования свою начальную задачу выполнила – процесс запуска соответствующих ветвей промышленности произведен. Дальнейший экспоненциальный рост уже нежелательный, ибо энергосистема приблизилась к границам своей устойчивости, как все мы знаем ветер и солнце капризны.
И так в Техасе цена на электричество несколько раз падала в минус.
Дальнейший рост мощностей альтернативной электроэнергетики будет лимитироваться скоростью электрозапасающих мощностей (ГАЭС и аккумуляторы) и развитием сетки ЛЭП. Ну и естественным удорожанием традиционной энергетики, конечно.

Точно такие же процессы идут и в ЕС.  Там квоты мощностей возобновляемой энергетики исчерпали на пару лет раньше назначенного, так что дотации в ряде регионов уже свели на нуль.

[Kaiserfrogling]

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..

Извиняюсь за некропостинг, нашел в черновиках ответ который некогда забыл отправить.
У предлагаемой изобретателями установки очень жесткие требования к охлаждению, даже при небольшой повышении температуры КПД установки резко падает. Водяное или углекислотное охлаждение с этим не справится, охлаждаться жидким азотом экономически невыгодно (по крайней мере при текущих ценах).
С электролитическим аммиаком тоже все плохо. При электролизе на одном из электродов выделяется атомарный кислород, способный окислять даже серебро. Долгую дружбу с ним выдерживают только платина и иридий. Но увы, запасов этих металлов для полного перехода человечества на водородную энергетику не хватит. Некоторое время были надежды на электроды из солей кобальта, но вскоре выяснилось что они очень чувствительны к pH раствора.

Впрочем, для сельского хозяйства азотные удобрения полезны но не критичны. Бобовые растения при запашке на зеленое удобрение дают достаточно много азота, например соя и люпин - до 200 кг\га.
А вот остальная химическая промышленность оставшись без нефтехимии безусловно сильно просядет

[Lieut]

С электролитическим аммиаком тоже все плохо. При электролизе на одном из электродов выделяется атомарный кислород, способный окислять даже серебро. Долгую дружбу с ним выдерживают только платина и иридий.

Не говорите лишнего. При отсутствии галоген-анионов обычная хромированная сталь прекрасно сохраняется годами и в виде анодов.

Хотелось бы увидеть от вас ссылки на соответствующие работы по непосредственному окислению азота кислородом. Что там еще за требования по охлаждению?
Тема на самом деле деле действительно интересная.

[Kaiserfrogling]

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).