Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Её Еройка сильно ниже связки Панельки плюс батарейки.

EROEI панелек чрезвычаной низкий, собственно говоря после учёта цепочек косвенных издержек он, судя по всему, болтается около единицы (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421516301379). А с батарейками скорее всего и до единицы не дотянет. У биомассы скорее всего выше.

Но это половина проблемы. Гораздо хуже, что сами панельки невозможно изготовить без редких элементов (серебра, кадмия, теллура, индия и т.д. в зависимости от типа, кремневые конкретно критически зависят от доступности серебра). А это вообще не позволяет их рассматривать как возобновляемый источник энергии. Кончится серебро - исчезнут и панельки. А серебро кончится куда раньше, чем, скажем, уголь. Учитывая это всерьёз рассматривать их как какую-то альтернативу способную стать основой энергетики в долгосрочной перспективе попросту глупо.

[crazy_terraformer]

А сколько ресурсов нужно тратить на выращивание и сбор? Да ещё если всякий борщевик растить то защита от него насселения и плодородных земель?

Можно вывести новый двудомный вид путём генетической модификации борщевика Сосновского, который не будет скрещиваться с ним и другими видами борщевиков, их более 140
Таким образом засеваем все поля семенами или саженцами(можно получать черенкованием) растений только одного пола, а для получения этих семян выращиваем растения обоего пола вместе в теплицах(в фитотронах), защищённых от утечки пыльцы(если на полях женские растения) или семян женского пола(если на полях мужские растения).
Другой вариант — выращивание на полях стерильных гибридов F1 , гибридов первого поколения борщевика Сосновского с другим видом борщевика, если таковые возможны.
Тогда в изолированных теплицах для получения семян стерильного гибрида выращиваем либо мужские растения б.Сосновского и женские другого вида борщевика, либо наооборот.

[AlexAV]

Учитывая, как вы постоянно к ней возвращаетесь после наших разговоров, получается, что она нерешаемая и все попытки подъёма фосфора со дна океанов так и не помогут? Печально, если так.

Какие-то меры по повышению замкнутости цикла фосфора возможны и какой-то эффект они дать способны. Тут можно предложить по крайней мере три способа, способные в той или иной мере смягчить проблему доступности фосфора. Два из них направлены на уменьшение его захоронения в океанических глубинах (т.е. сами по себе уже окончательно потерянный фосфор они не вернут, однако способны существенно снизить темпы этих потерь). Третий - на увеличение поступления фосфора из горных пород, имеющихся на планете в квазинеограниченном количестве.

Фосфор с полей не сразу оказывает в абиссальных глубинах. Он проходит ряд промежуточных стадий прежде чем там оказаться. И на этих промежуточных стадиях он может быть перехвачен и возвращен обратно. Скажем когда сток Дона выносит биогены из почв Центрального Черноземья они сначала попадают не в глубины океана, а в мелководное Азовское море. Фосфор донного ила Азовского моря остаётся в определенной мере биодоступным и может вовлекаться в местный биотой. Соответственно аквакультура или меры по повышению биопродуктивности (вроде выпуска малька) в таких мелководных шельфовых водоёмах позволяют перехватывать часть стекающих с суши биогенов и возвращать их обратно. Отсюда явным образом следует первый путь к смягчению фосфорной проблемы - аквакультура и меры по повышению рыбопродуктивности водохранилищ на реках и мелководных шельфовых морей фосфор донных илов которых всё ещё является биодоступным.

Очевидно, что фосфор донных отлаженный водохранилищ и мелководных шельфовых морей может быть возвращен на поля не только через вылов биоресурсов, но и непосредственно в виде самих этих отложений. Как правило отложения шельфовых морей (и особенно пресноводных водохранилищ) на много богаче фосфором, чем осадки абиссальных равнин, а извлекать их на много проще. Соответственно, использование донного ила водохранилищ и шельфовых морей в качестве удобрения может быть экономически относительно приемлемо.

Обе эти меры из глубин океана ничего не возвращают, но могут сущесвенно сократить поток фосфора, который там необратимо теряется. Особенно они могут быть эффективны для локального замыкания цикла фосфора в бассейнах рек впадающих в относительно мелководные моря отделенные от океана относительно узкими проливами (реки бассейна Азовского море, Черного (оно правда не такое уж и мелкое, но всё же не глубины абиссальных равнин), Балтийского, Белого моря и подобных), а также рек бессточных бассейнов (как Волга).

Третья мера - это извлечение фосфора совместно с железом. У фосфора в силикатных расплавах есть интересное свойство. Элементарный фосфор имеет очень большое химическое сродство к железу и в определенном диапазоне Red/Ox потенциала расплава большая часть фосфора будет переходить в фазу расплава железа. Т.е. если взять базальтовую щебенку, добавить в неё некоторое количество кокса и переплавить, то практически всё железо в исходном базальте будет восстановлено до металла и выделится в отдельную фазу, которая легко может быть отделена от силикатного расплава. При этом почти весь фосфор из базальта также окажется в фазе жидкого железа (при правильном подборе условий протекания процесса). В железе фосфор - вредная примесь ухудшающая его свойства. И железо обогащенное фосфором может быть очищено от последнего в классическом томасовском процессе. При этом фосфор переходит в томасшлак, который можно использовать как фосфорное удабривание.

Данный метод абсолютно не требователен к сырью и извлекать с помощью него пару железо + фосфор можно вообще из чего угодно (базальт, красные глубоководные глины, вообще практически любая магматическая или осадочная горная порода, лишь бы там вообще было железо и фосфор). Если использовать типовой базальт (8.6% железа, 0.14% фосфора), то на тонну железа будет извлекаться 16 кг фосфора. Несколько миллионов тонн фосфора так извлекать в принципе можно (хотя и потребует очень существенных энергозатрат).

Сочетание этих трех подходов решить проблему с фосфором в каком-то виде, видимо, позволяет. Однако тут есть две проблемы:

1) 11 млн. тонн потерь фосфора это просто очень много. Будь потери хотя бы раз в 5 меньше, то вопрос точно бы решался. А с такими большими потерями не очевидно, что что указанные способы будут достаточны.
2) Все перечисленные методы дают фосфор в относительно малоподвижной форме. И донные илы, и канализационные стоки и томасшлак - это совсем не суперфосфат. Соответственно всё равно будем иметь минус к урожайности, т.е. она будет, вероятно, не как в 21-м веке, а как в СССР 60-х (там как раз тоже была проблема с доступными концентрированными фосфорными удобрениями).

В общем как-то так. Т.е. какие-то подходы к решению проблемы возможны, но проблема всё равно есть, причём весьма серьёзная.

[AlexAV]

Природным способом нет. Распыливание ила в приповерхностном слое воды - вопрос  энергоресурсов.

Не очевиден КПД этого процесса. Т.е. какую часть фосфора из взвесь сможет усвоить планктон, а какая бессмысленно утонет.

[crazy_terraformer]

Все перечисленные методы дают фосфор в относительно малоподвижной форме. И донные илы, и канализационные стоки и томасшлак - это совсем не суперфосфат. Соответственно всё равно будем иметь минус к урожайности, т.е. она будет, вероятно, не как в 21-м веке, а как в СССР 60-х (там как раз тоже была проблема с доступными концентрированными фосфорными удобрениями).

Томасшлак растворяем в азотной кислоте, нейтрализуем содой до нужного pH. Илы и стоки...ммм..., тут могут помочь калийные удобрения. Калий выносится в биомассу, почва закисляется, фосфор высвобождается. Или обрабатываем азотной кислотой до нужного pH перед внесением.

[AlexAV]

Так было всегда или только последние 100 лет?

Совсем не прилично большими антропогенные потери фосфора стали, видимо, со второй половины 20-го века.

Скажем есть данные по геохимии стока Волги (я их приводил здесь https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,66577.msg4388688/topicseen.html#msg4388688) и там получается, что в бассейне Волги резкий рост потерь фосфора пошел только с 70-х. Даже ещё в 60-х сельское хозяйство СССР было относительно экономным в части потерь фосфора (в 60-х антропогенные потери фосфора в бассейне Волги всё ещё относительно малы по сравнению с естественными фоновыми, а начиная с 70-х идет их быстрый рост и уже к 80-м они значительно превосходят естественные).

При возврате потерь фосфора хотя бы к уровню СССР 60-х проблема замыкания цикла фосфора стала бы выглядит несравнимо проще, чем она выглядит сейчас.   

[crazy_terraformer]

Эта таблица судя по всему построена по данным 90-х. Вся невязка баланса в ней обусловлена чисто антропогенным фактором. Таким образом на тот момент необратимые потери фосфора составляли 14 млн.т./год.

А нонешняя цифра данная Вами:

11 млн. тонн потерь фосфора

Контора  пишет.

Изучая литературу о геохимии Каспийского моря обнаружил интересную вещь.

Сначала тут стоит привести глобальный баланс фосфора в океане:



Эта таблица судя по всему построена по данным 90-х. Вся невязка баланса в ней обусловлена чисто антропогенным фактором. Таким образом на тот момент необратимые потери фосфора составляли 14 млн.т./год.

Я признаться думал, чта невязка баланса связана с выловом рыбы и др.гидробионтов, сбором водорослей, аквакультурой, китобойным промыслом...
Однако далее

Никакой рыбой вы 11.1 млн. тонн фосфора теряющихся с полей ежегодно не компенсируете.  Для этого потребовалось бы откуда-то брать ~5 млрд. тонн рыбы в год при сегодняшнем её вылове в океане около 96 млн. тонн в год (http://www.fao.org/3/ca9231ru/CA9231RU.pdf), плюс ещё 82 млн. тонн аквакультуры, но в плане возврата фосфора не всякая аквакультура одинаково полезн

Куда же уходит фосфор.

[Serg53]

люди живут по принципу поле нас хоть потоп

Это свойственно для патологического мышления многих людей, но не всех!

[Serg53]

При возврате потерь фосфора хотя бы к уровню СССР 60-х проблема замыкания цикла фосфора стала бы выглядит несравнимо проще, чем она выглядит сейчас.

А каков процент использования вносимых фосфорных удобрений? Может быть они и не очень нужны?

Круговорот фосфора - https://tech.wikireading.ru/hhCbr63vZR

[BlackMokona]

EROEI панелек чрезвычаной низкий, собственно говоря после учёта цепочек косвенных издержек он, судя по всему, болтается около единицы

Биоммаса до учёта всего косвеного имеет 1.3
Для сравнения панельки 34, ветер 18.
Поводу утери металла, развивать рециклинг и добывать недостающие из грунта или космоса.

Можно

Это ломает всё предложение, о халявном воспроизведении популяции

[Novosedoff]

При возврате потерь фосфора хотя бы к уровню СССР 60-х проблема замыкания цикла фосфора стала бы выглядит несравнимо проще, чем она выглядит сейчас.

А каков процент использования вносимых фосфорных удобрений? Может быть они и не очень нужны?

Для крупных с/х культур зависит от локации, pH и тп (см.аттач)

А для садоводов-огородников продают готовые пакеты, в которых соотношение азота-фосфора-калия предопределенно в зависимости от целей использования. Для универсальных целей используется пропорция  24-8-16 или 12-4-8 - т.е. фосфор явно наименьший из компонентов. А для цветов пропорции другие: 15-30-50 or 10-30-20 - т.е. доля фосфора более значима.

Вот интересный обзор recent developments:
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/phosphorus-fertilizers

Из подборки, в частности, можно понять, что по сравнению с 1960ыми использование фосфора в С/Х выросло в 3 раза. И вообще, в коре содержится куда меньше нужного для С/Х азота, чем фосфора.

PS Кстати, в Европе в 1980 годы использовали куда больше удобрений, чем стали использовать в 2000ые.

школоло =- ты прежде чем с местным бомондом спорить - матчясть подучи

Я с удовольствием учусь и воспринимаю новое от более знающих и интересных мне людей. Другое дело зачем тратить своё время на чтение чьей-то информационно-бессодержательной пустоты и "лечить" кого-то, кто не научился даже нормально и культурно общаться (мало ли в жизни людей с отклонениями?), если на форуме есть замечательный игнор-лист, правильно?  

[Serg53]

в коре содержится куда меньше нужного для С/Х азота, чем фосфора... в Европе в 1980 годы использовали куда больше удобрений, чем стали использовать в 2000ые.

Атмосфера планеты насыщена пылью и микроорганизмами, которые постепенно оседают на почву. Вероятно, в них тоже есть и азот и фосфор!

[crazy_terraformer]

Можно

Это ломает всё предложение, о халявном воспроизведении популяции

Эта халява — токсичное инвазивное растение в среднем даёт 20 тысяч семен, отдельные экземпляры 100 тысяч.
Из википедии

Обычно появление семян является результатом перекрёстного опыления, но возможно также и самооплодотворение. В последнем случае семена также жизнеспособны, более половины из них прорастает и даёт нормальные проростки. Таким образом, одно изолированное растение может дать целую популяцию.

. И вообще, в коре содержится куда меньше нужного для С/Х азота, чем фосфора.

Что особой проблемой не является, так как есть почвенные микроорганизмы, которые справляются с азотфиксацией. Бобовые растения находятся в симбиозе с клубеньковыми бактериями, фиксирующими азот, вегетативную массу бобовых используют как азотное удобрение.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%8B

При использовании сидератов количество азота, доступного для дальнейших культур, обычно составляет 40—60 % от общего количества азота, содержавшегося в сидератной культуре.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B7%D0%BE%D1%82%D1%84%D0%B8%D0%BA%D1%81%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F

Созданы бактериальные удобрения (например, нитрагин) для инокуляции (заражения) штаммами клубеньковых бактерий семян бобовых культур, что увеличивает их урожайность. Также для стимулирования процессов азотфиксации полезно вносить в почву небольшие «стартовые» дозы азотных удобрений, в то время как большие их дозы подавляют процесс.

[AlexAV]

Поводу утери металла, развивать рециклинг и добывать недостающие из грунта или космоса.

Материалы без которых невозможны солнечные батареи столь редкие (индий, серебро, теллур), что добыча их из грунта по сути невозможна (в космосе в осмысленных количествах их тоже нет). Рециклинг же имеет всегда ограниченную эффективность. Ну процентов 60 может быть вернёте (и то не факт), а остальное нужно возмещать из природного источника.

Кончатся сульфидные месторождения - исчезнут и солнечные батареи. Как основа энергетики в долгосрочной перспективе в силу этого тут никаких перспектив точно нет.

Для сравнения панельки 34,

У панелек с учётом косвенных ~1 (см. ссылку в моём предыдущем сообщение).

Биоммаса до учёта всего косвеного имеет 1.3

Видимо имеется ввиду биоэтонол. Там действительно EROEI низкий (правда есть нюанс вязаный с тем, что почти все расходы энергии - это низкопотенциальное тепло для питания ректификационной колонки, собственно ректификация продуктов брожения там и оказывается самой энергозатратной операцией, которая съедает весь EROEI). Для других видов - выше.

[BlackMokona]

Видимо имеется ввиду биоэтонол. Там действительно EROEI низкий (правда есть нюанс вязаный с тем, что почти все расходы энергии - это низкопотенциальное тепло для питания ректификационной колонки, собственно ректификация продуктов брожения там и оказывается самой энергозатратной операцией, которая съедает весь EROEI). Для других видов - выше.

Там тоже всё ужасно.
Биодизель 1.3
Единственное что  выделяется этанол из сахарного тростника у него аж 5 что тоже очень мало, но это явно не та биоммаса которую мы обсуждаем

У панелек с учётом косвенных ~1 (см. ссылку в моём предыдущем сообщение).

Я вас удивлю но даже у ГЭС примерно 1 с учётом всего.
Как это работает. Вот дали вам чудо источник с ЕРОИ в 12000. А вы всю прибыль из него потратили на свою космическую яхту в километр. И вуаля ЕРОИ источника упал до 1 если вы всё же оставили энергию на амортизацию. А то и ноль может быть, вы всё потратили источник не окупился по энергии и цикл не произошёл.

Материалы без которых невозможны солнечные батареи столь редкие (индий, серебро, теллур), что добыча их из грунта по сути невозможна (в космосе в осмысленных количествах их тоже нет). Рециклинг же имеет всегда ограниченную эффективность. Ну процентов 60 может быть вернёте (и то не факт), а остальное нужно возмещать из природного источника.

Учитывая разнообразие панелек всегда можно замещать материалы, улучшать рициклинг и тд

[AlexAV]

Может быть они и не очень нужны?

Фосфор входит в состав ДНК, т.е. без него жизнь вообще невозможна. Кроме того, тут наблюдается определённая диспропорция. Т.е. фосфор элемент относительно редкий, но живым организмам нужен в довольно больших количествах. На самом деле доступность фосфора - один из лимитирующих факторов для биосферы.

Тут всё в точности наоборот. Без остальных удобрений можно как-то обойтись, плохо, но можно. Азотфиксирующие организмы в почве есть всегда и запас азота почвы постепенно пополняют плюс ряд растений (бобовые) имеют симбиотические микроорганизмы, способные к азотфиксации. Калия в почве просто очень много (хотя большая его часть и не в биодоступной форме, но оттуда в принципе, пусть и медленно, может высвобождаться). Подпитка почвы серой идёт с атмосферными осадками (благо вулканы выбрасывают довольно значительное количество SO2, а это газ, который довольно эффективно разносится по всей планете). А вот с фосфором все куда хуже, из всех основных биогенных элементов он самый проблемный.

[AlexAV]

Там тоже всё ужасно.
Биодизель 1.3

С биодизелем Вы что-то напутали. На сколько я помню там около 5.

[BlackMokona]

С биодизелем Вы что-то напутали. На сколько я помню там около 5

Не забывайте что ЕРОИ зависит от множества факторов. Например если взять две абсолютно одинаковые страны, но в одной зарплаты будут ниже чем в другой то там ЕРОИ будет выше. При абсолютно идентичной технологии. ЕРОИ того же биодизеля может повышатся и понижается в зависимости от цен на удобрения, урожайности года, субсидирования фермеров и прочего веселья.
У меня данные США 2010 год.

[AlexAV]

Учитывая разнообразие панелек всегда можно замещать материалы

Нет ни одного варианта с приемлемой эффективностью и долговечностью, который бы не использовал редкие элементы. Т.е. вообще ни одного. Кроме того, все редкие элементы практически для всех типов солнечных батарей по сути завязаны на одном и том же невозобновляемом источнике сырья - сульфидные руды (оттуда добывают и серебро, и кадмий и теллур и селен и индий и т.д.).

Так что возможность сколько-нибудь адекватного замещения тут отсутствуют.

Не решается эта проблема вообще никак.

[Serg53]

Биоммаса до учёта

Около нашего города на "неудобицах" зелень буйствует без каких-либо удобрений. Деревья, кусты, трава в рост человека...