Idealnie czysty przemysł

Jak już wiecie, Drodzy Czytelnicy, magnez jest niezwykle ciekawym metalem, który ma olbrzymi potencjał jak jedno z narzędzi dla budowy czystego, odnawialnego cyklu przemysłowego.

Ten metal jest właściwie jedynym materiałem, który możemy i potrafimy pozyskiwać na skalę przemysłową w sposób całkowicie czysty i nie szkodzący środowisku i tak samo jego odpady nie są problematyczne w żaden sposób. Relatywnie łatwe do ponownego przetopienia , ale też, w przeciwieństwie do wielu innych metali, da się je rafinować z powrotem do czystego metalu.

Zauważmy, że nie możemy tego powiedzieć o plastikach, które co prawda możemy pozyskiwać w odnawialny sposób z wody i dwutlenku węgla, ale problem zagospodarowania śmieci i rozprzestrzeniania mikroplastików zaczyna(?) wymykać się spod kontroli. I też nie do końca jest to prawdą w stosunku do drewna i innych materiałów pochodzenia roślinnego, bo tu dla odmiany destrukcja środowiska spowodowana masowymi monokulturami jest groźna już dla całego życia na planecie. Co najwyżej do listy materiałów zgodnych z gospodarka całkowicie odnawialną można dopisać materiały pochodzenia zwierzęcego, o ile hodowla tych zwierząt odbywa się w ramach regeneracji gleb. I to zasadniczo ogranicza listę do przeżuwaczy, ale w tej chwili nie wchodźmy dalej w tę króliczą norę. I tak ich podaż jest i zawsze będzie dość ograniczona.

OK, magnez może być produkowany w czysty sposób. Ale dokładnie jak?

Otóż są dziś w przemyśle używane dwie metody- jedna polega na wytopieniu z rudy stopu żelaza z krzemem, a następnie użycie tego stopu, wraz z węglem do redukcji magnezu z dolomitów. Jak łatwo zauważyć, są do tego potrzebne skały i rudy z kopalń oraz horrendalne ilości węgla. Od czasu, kiedy chiński rząd stwierdził, że może przejąć światowy rynek magnezu, większość produkcji się odbywa w Chinach i w tenże sposób. I zapewne stoją za tym słone dotacje. Mało zabawne dla naszej jedynej planety, a jeszcze mniej dla ludzi, którzy muszą żyć w pobliżu tych syfiących pieców.

Drugi sposób polega na elektrolizie chlorku magnezu, czego produktami jest metaliczny magnez i chlor. Tak się fantastycznie składa, że bardzo dobrym źródłem tegoż chlorku magnezu jest po prostu woda morska. Potrzeba jedynie sporo elektryczności do elektrolizy, znaczy teoretycznie nieco poniżej 7 kWh/kg, w praktyce powyżej 10 kWh/kg. Ale to najmniejszy problem, przecież w tym ciągu przemysłowym chodzi właśnie dokładnie o to, aby energią wiatru i słońca zastąpić paliwa kopalne. I jeśli jeszcze możemy wyeliminować kopalnie minerałów, a zwłaszcza wielkie odkrywki i zapobiec rozprzestrzenianiu toksycznych odpadów- to jesteśmy w miejscu gdzie przecież chcielibyśmy być.

Ale to nie jest i nie może być koniec ciągu technologicznego. Bo pozostają dwa zasadnicze pytania- skoro to tak dobra rzecz, klucz do wszystkiego prawie, to dlaczego nie używamy go więcej i czy możemy używać. Oraz drugie- z tym chlorem?

Odpowiedź na pierwsze pytanie ma oczywiście kilka aspektów. Pierwsza sprawa to oczywiście przyzwyczajenia projektantów i brak istotnych powodów do ich zmiany. Magnez waży połowę tego co aluminium i ma podobnie około połowy wytrzymałości, ale poza tym jest dość podobny w zakresie zastosowań. I droższy. I skoro nie ma wielkiej różnicy, a trzeba wszystko przeprojektować, to oczywiście dotykanie tego nie ma sensu. Dziś, przy produkcji z węgla i dolomitów żadne kwestie klimatyczne ani ekologiczne za nim też nie przemawiają. A oprócz tego możliwości obróbki są mniejsze niż aluminium, spawanie jest trudniejsze, możliwe odlewy mniejsze i trzeba odlewać w osłonie argonu, etc.

Ale właściwie wszystkie te problemy mogą ulec zmianie, a wręcz odwróceniu. Znaczy może oprócz lenistwa projektantów i niekompetencji ich managerów. Jak ktoś wątpliwości to jest wiele historii udowadniających, że obie te rzeczy nie mają granic. A zwłaszcza ta druga. Ja na przykład lubię czytać o Boiengu.

Ale wracając do naszych baranów- jeśli przechodzimy na zasilaną OZE elektrolizę magnezu z soli morskiej, to proces jest idealnie czysty. To poważny argument, przynajmniej dla niektórych producentów i konsumentów.

A kwestia obróbki właśnie w obecnych czasach ulega zmianie. Otóż okazało się, że jeśli będziemy odlewać pod ciśnieniem magnez w postaci zawiesiny postaci stałej w ciekłej, to możemy produkować nie tylko znacznie większe odlewy, ale i ich jakość w sensie zwartości materiału i ilości wad odlewniczych jest nie tylko znacznie lepsza niż najlepszych odlewów aluminiowych, ale się wręcz zbliża do odkuwek. A to już zmienia postać rzeczy. Oczywiście do utrzymania takiej postaci niezbędna jest absurdalnie wręcz precyzyjna kontrola temperatury, ale akurat to jest w stanie zapewnić dzisiejsza elektronika i automatyka.

Pytanie o chlor zaś jest pozornie łatwe

Przecież to jest gaz przemysłowy, mający sporo zastosowań i popyt się jakoś powinien znaleźć, prawda? W sumie prawda i zapewne gdyby patrzeć tylko na czysty rachunek finansów to należałoby po prostu cały chlor sprzedawać, nawet za grosze i mieć to z głowy.

Ale w rzeczywistości jest tak, że spora część produktów zawierających chlor jest w różnych częściach swojego cyklu życiowego ekstremalnie szkodliwa dla środowiska i ekosystemów. Na przykład chlorowane plastiki w niektórych zastosowaniach mają nieco lepsze właściwości, ale przy jakimkolwiek rozkładzie termicznym wydzielają dość solidne trucizny, a samo ich istnienie bardzo skutecznie utrudnia jakikolwiek termiczny i chemiczny recycling zmieszanych odpadów plastikowych. Całkowity zakaz ich używania byłby naprawdę tylko drobną niedogodnością dla przemysłu i gigantycznym ułatwieniem rozwiązania problemu góry plastikowych śmieci dookoła świata. Do pewnego stopnia podobna jest sytuacja z chlorowanymi środkami czystości. Jeśli spłukiwane są razem ze ściekami komunalnymi, to fantastycznie utrudniają ich fermentację i biodegradację. A zwłaszcza fermentację beztlenową, czyli produkcję biogazu. A alternatywy dla chloru przecież istnieją- m.in. wszelkie formy aktywnego tlenu. Ale chlor jest najtańszy. I jeśli będziemy go jeszcze więcej produkować dodatkowo przy hutnictwie magnezu, to będzie jeszcze tańszy. I tak naprawdę to najlepiej by było traktować go od razu jako toksyczny odpad i przewidzieć pozbywanie się go.

Ale w powietrze go przecież nie możemy wypuścić, bo to przecież bardzo trująca substancja. Tak samo nie możemy go wylać w postaci kwasu solnego. Jakoś trzeba zneutralizować.

No i tu mamy problem czym. Przecież nie związkami sodu czy magnezu, bo właśnie je pozyskaliśmy oddzielając chlor z ich soli. Z realnych opcji pozostaje właściwie jedna- wodorotlenek wapnia, traktujemy go kwasem solnym, wychodzi chlorek wapnia, którego część można użyć do sypania na drogach zimą, a resztę spokojnie i bezproblemowo wrzucić do morza. Serio.

W ten sposób wchodzimy na kolejny poziom króliczej nory- skąd wziąć wodorotlenek wapnia?

Z węglanu wapnia, oczywiście. Który w dostępnej i skoncentrowanej postaci pochodzi z muszli stworzeń morskich. Aktualnie żyjących lub zmarłych przed milionami lat, bez różnicy, skład chemiczny jest ten sam. Ale jeśli wykopiemy te sprzed milionów lat, to już ich nie będzie i to się trochę mija z celem idealnie odnawialnego przemysłu. Ale że do odsalania i tak jesteśmy obok morza, to możemy też założyć farmę ostryg, małży czy czegoś tam podobnego. I mamy wszystko w jednym miejscu, z produktem ubocznym w postaci smacznego i wartościowego mięsa. Potem muszle trzeba nieco podgrzać, gdzieś w okolice 1000 st. C i już mamy węglan wapnia rozdzielony na tlenek wapnia i dwutlenek węgla. Albo jeszcze lepiej po prostu lać kwas solny na muszle, mamy ten sam czysty CO2 i od razu roztwór CaCl2 do wylania do morza.

Następne piętro króliczej nory- co zrobić z CO2?

Przede wszystkim zauważmy, że mamy go w praktycznie czystej postaci. Jest to gaz przemysłowy, który jak najbardziej można sprzedać. I który dziś często się pozyskuje ze spalania mającego na celu tylko i wyłącznie wytworzenie CO2. Więc samo to, że mamy czysty CO2 na sprzedaż to już jest dobrze. Zarówno biznesowo, jak też ekologicznie. Ale nie zatrzymujmy się tutaj. Jeśli jest woda, energia i stałe źródło czystego CO2, to nie pozostaje nic innego jak traktować prądem tę wodę, pozyskiwać wodór i robić jakieś syntetyczne węglowodory. Dziś to żaden problem, opisywałem niedawno.

W takim razie co mamy?

Mamy obok siebie instalację produkcji soli morskiej i jakąś uprawę małży. Z soli morskiej pozyskujemy chlorek sodu oraz chlorek magnezu. I inne związki, które możemy sprzedać czy wyrzucić z powrotem do morza. Chlorek sodu sprzedajemy jak jest lub rozkładamy go elektrolitycznie i sprzedajemy wodorotlenek sodu. Chlorek magnezu trafia do elektrolizy i mamy z jednej strony metaliczny magnez, a z drugiej chlor. Niesprzedawalny nadmiar chloru neutralizujemy za pomocą związków wapnia z farmy małży. W procesie pozyskiwania tychże związków wapnia produkujemy spore ilości dwutlenku węgla o handlowej czystości, z których łatwo i na miejscu możemy wyprodukować węglowodory.

Więc na wejściu mamy wodę morską i elektryczność, a na wyjściu metal nadający się do całkiem wielu rzeczy, węglowodory, mięso i jeśli potrzeba też materiały budowlane (wapno i kruszywo z muszli). I jeszcze całkiem sporą listę pomniejszych produktów, jak wspomniany chlor, inne sole z wody morskiej (w tym siarki) oraz czysty tlen z elektrolizy. To też można sprzedać, zwłaszcza, że bez trudu możemy go zrobić w czystości medycznej. A jeśli nie sprzedamy, to zwyczajne wypuszczenie do atmosfery nie jest żadnym problemem. Podobnie jest ze słodką wodą- w tym ciągu przemysłowym możemy ją całkiem łatwo produkować. I przecież jeśli nie sprzedamy, to można ją wylać gdziekolwiek.

Czegoś brakuje do pełni naszych potrzeb? Tak, ładnych paru rzeczy. Ale przyznacie, że jak na zrobienie sporej części cywilizacji z niczego to całkiem dobrze poszło, nieprawdaż?

Jedyne czego potrzeba to horrendalnych ilości energii. Na prawie każdym etapie musimy jej dostarczać całkiem sporo. Ale właśnie do tego mają służyć wiatraki, fotowoltaika i być może elektrownie szczytowo-pompowe do podtrzymania ciągłości produkcji. Ale przede wszystkim to ćwiczenie pokazuje, że całkiem sporo przemysłu możemy przestawić na produkcję całkowicie i idealnie czystą. Ba, nawet dostarczając lepszego mięsa zamiast tego z chorych zwierząt stłoczonych w oborach i na feedlotach.