Сколько деревьев должно быть в городе и друг ли нам автомобиль

Наука и жизньНаука

О чём пишут научно-популярные журналы мира

Материалы подбирает и подготавливает Юрий Фролов

Больше стали!

Мы всё ещё живём в железном веке, и как вырваться из него — неясно. Таков вывод Криса Де Декера, нидерландского журналиста, создателя международного интернет-журнала Low-Tech Magazine. Издание посвящено решению современных проблем без применения так называемых высоких технологий, которые часто приводят к затруднениям более тяжёлым, чем разрешённые с их помощью.

Деление истории человечества на три периода — каменный, бронзовый и железный века — восходит к работе датского археолога Кристиана Юргенсена Томсена (1788—1865) «Путеводитель по северным древностям». В ней Томсен обосновал выдвигавшуюся и до него идею периодизации истории по преобладающим в разное время материалам. Эта классификация относится к прошлому, но и в XXI веке железо остаётся доминирующим материалом. Правда, оно используется сейчас главным образом в виде стали, то есть сплава железа с добавкой углерода от 0,02 до 2,14%. В настоящее время мир производит в 22 раза больше железа и стали, чем таких распространённых металлов, как алюминий и медь вместе взятых, и в пять раз больше, чем пластиков. Хотя, оглянувшись вокруг себя в своём доме, мы видим не так уж много стали: она входит в состав холодильника, стиральной машины, кухонной плиты, посуды… Но на домашние нужды уходит лишь 2—3% мирового производства стали. Вне дома значительно больше стальных изделий, в основном транспортных средств. Около 10% всей стали мира идёт на легковые автомобили (в богатых странах — до 20%). Ещё 4—5% содержится в автобусах, грузовиках, трамваях, поездах, кораблях… И всё же сумма всего этого составляет менее 20% от мировой выработки стали. Большая часть её закопана в землю, находится вдали от жилых мест. Более половины глобального производства стали идёт на строительство различных зданий и сооружений (мостов, туннелей, железных дорог, трубопроводов, электростанций и ЛЭП).

Закладка фундамента для ветровой электростанции в Орегоне (США). Видна мощная арматура для железобетонного основания башни с крыльчаткой. Фото: Goose Chap/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

В основном сталь погружена в бетон. Железобетон — в настоящее время главный строительный материал мира, и цемент — единственный материал, выпуск которого приближается к выработке стали. Стальные устройства и инструменты нужны и для выпуска и обработки других материалов — цемента, стекла, пластиков, дерева. Наконец, 15% производства стали представлено разнообразными предметами: от мелких (гвозди, винты, гайки) до крупных деталей и целых металлических агрегатов. Сейчас выпускается до 1500 разных типов стали с широким набором свойств.

Сталь — один из самых устойчивых материалов. В отличие от пластиков, её можно переплавлять и использовать повторно практически без потери качества. По данным Всемирной ассоциации производителей стали и Международного энергетического агентства, для выпуска тонны этого металла теперь требуется около 20 гигаджоулей (ГДж) энергии, что в три раза меньше, чем было в 1950 году. На производство алюминия в мире уходит 175 ГДж, пластиков — 80—120 ГДж, меди — 45 ГДж. Кроме того, железо достаточно обильно, оно составляет 5% материала земной коры (для сравнения: меди в ней около 0,01%). Но производство железа и стали потребляет больше энергии и даёт больше выбросов соединений углерода, чем любая другая промышленность. Выплавка стали с применением угля в своих основах не изменилась за последние 2000 лет. Электродуговая выплавка стали получила реальное распространение только после Второй мировой войны, но в электропечах используют, как правило, металлолом, иногда с небольшими добавками руды. И до сих пор более 70% глобального производства стали основано на доменном процессе. Перейти полностью на электродуговой метод невозможно хотя бы потому, что в нём используется стальной металлолом, в основном это вторичная переработка.

Для получения энергии сталь применяется сейчас в ветровых турбинах и в солнечных электростанциях. Например, электрогенератор мощностью 3,6 мегаватта на башне высотой 100 м требует 335 тонн стали, а пятимегаваттный на 150-метровой вышке — уже 875 тонн стали. Кроме того, расход стали ещё выше в случае морских ветростанций, так как основание их делают из железобетона, а оно должно быть прочнее, чем у наземных установок. В океанских установках мощностью 5 мегаватт требуется около 450 тонн стали на мегаватт, что в 8 раз больше, чем на обычной наземной ТЭЦ. В противоположность угольным и газовым ТЭЦ выход энергии от ветровых и солнечных электростанций зависит от погоды и времени суток. Чтобы более или менее гарантированно заменить один мегаватт, получаемый на основе ископаемого топлива, необходима в среднем четырёхмегаваттная солнечная установка либо двухмегаваттная ветровая. Действующая в море ветровая турбина мощностью 14 мегаватт требует на каждый киловатт-час произведённой энергии почти в 50 раз больше стали, чем ТЭЦ на основе угля, нефти или газа. Кроме того, солнечные и ветровые электростанции имеют средний срок службы 20—30 лет, тогда как срок службы обычной ТЭЦ 30—60 лет. Правда, надо учитывать, что основная масса стали в случае ветровых и солнечных электростанций идёт только на фундамент и прочие поддерживающие конструкции, обычно действующие дольше 20—30 лет. А ещё для морских ветроэлектростанций нужны более антикоррозионные дорогостоящие сорта стали, пригодные для морского климата и солёной воды. Свои сложности существуют и для АЭС. Например, топливные элементы, в которых заключён делящийся уран, для оболочки требуют очень дорогую циркониевую сталь.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Расшифровка диалога, полученного по молекулярной связи Расшифровка диалога, полученного по молекулярной связи

Я жив. И даже условно цел, но существую в виде облака...

Наука и жизнь
Опять и опять «Назад в будущее» Опять и опять «Назад в будущее»

Краткая история ленты «Назад в будущее», вырастившей последнее поколение XX века

Weekend
Экспансия из рая Экспансия из рая

Кто первым и зачем покинул океан

Вокруг света
Команда спасателей Команда спасателей

Справляемся с отпускными кризисными бьюти-ситуациями

Moodboard
Он лгал и учил лгать Он лгал и учил лгать

«Мы не знаем страны, в которой живем». А знаем ли мы Юрия Андропова?

Дилетант
Буль-буль Буль-буль

Фантастический рассказ Владислава Кулигина «Буль-буль»

Знание – сила
Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна

Почему ни одна из гипотез не может объяснить, как на самом деле «родилась» Луна

Maxim
Через санкции к росту Через санкции к росту

Как российская экономика ищет способы сотрудничества с глобальными игроками

Эксперт
Глаз-синхротрон Глаз-синхротрон

О том, как научить искусственный интеллект понимать, а не угадывать химию

Наука и жизнь
Кузница достойных жен: как жили воспитанницы Смольного института благородных девиц Кузница достойных жен: как жили воспитанницы Смольного института благородных девиц

Чему учились «смолянки» и как жили в стенах института

Forbes
Кнут Гамсун Кнут Гамсун

Кнут Гамсун говорил от имени нации и тем сильно её скомпрометировал

Дилетант
Роботы против дефицита Роботы против дефицита

Роботизация помогает бизнесу, но требует новых специалистов

Ведомости
Дейнотерий – слон с берегов Дона Дейнотерий – слон с берегов Дона

Слоны – одни из самых стабильных в эволюционном плане животных...

Наука и техника
В России художник — пророк В России художник — пророк

Что и как видит художник и зачем вообще нужны искусствоведы

Монокль
Зазеркалье времени: лучшие экранизации «Алисы в Стране чудес» — от немого кино до голливудского фэнтези Зазеркалье времени: лучшие экранизации «Алисы в Стране чудес» — от немого кино до голливудского фэнтези

Самые значимые экранизации «Алисы»: как каждая из них отражает свое время

Правила жизни
Новые преступные схемы с клиентами СТО. Как не лишиться денег и машины Новые преступные схемы с клиентами СТО. Как не лишиться денег и машины

Как мошенники маскируются под персонал СТО

РБК
Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист

Голос А. Лабаса — сложный, полифоничный, подчас ускользающий от прямых смыслов

Монокль
Москва на экране Москва на экране

Почему регионы готовы доплачивать за съемки фильмов на своей территории

Эксперт
Как молния выбирает цель Как молния выбирает цель

Как молния находит молниеотвод среди множества других привлекательных целей?

Наука и жизнь
Мужчины придут сами: почему ТЦ не пытаются привлечь самых перспективных покупателей Мужчины придут сами: почему ТЦ не пытаются привлечь самых перспективных покупателей

Каких покупателей стараются привлекать торговые центры?

Forbes
В центре нашей Галактики обнаружены загадочные обьекты. Они могут раскрыть главную тайну Вселенной В центре нашей Галактики обнаружены загадочные обьекты. Они могут раскрыть главную тайну Вселенной

Новый способ пролить свет на загадку темной материи

Inc.
Автономный шестилапый робот «MICROBRO» Автономный шестилапый робот «MICROBRO»

Как создать ровер, который сам везет ваш багаж туда, куда вам нужно?

Наука и техника
15 уроков периода высоких ставок глазами банкира 15 уроков периода высоких ставок глазами банкира

Что мы поняли за годы высоких ставок?

Ведомости
В ожидании Меркурия В ожидании Меркурия

Меркурий единственная планета Солнечной системы без атмосферы с магнитным полем

Наука и жизнь
Медвежий угол Медвежий угол

Как оргкомитет московской Олимпиады-80 зарабатывал – рубли и валюту

Ведомости
Сироп от кашля защищает мозг от слабоумия Сироп от кашля защищает мозг от слабоумия

Появилось доступное средство для замедления прогрессирования деменции

ТехИнсайдер
Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции Карманные мозги, что управляют всем: микроконтроллеры от первых 4-бит до IoT-революции

История микроконтроллеров от их зарождения до современных тенденций

Наука и техника
Поверив Гомеру… Поверив Гомеру…

Действительно ли Троя — это тот город, о котором идёт речь в «Илиаде»?

Дилетант
Как увидеть угрозы безопасности при работе с ИИ? Ловите чек-лист Как увидеть угрозы безопасности при работе с ИИ? Ловите чек-лист

Чем опасны ИИ-модели для бизнеса и почему традиционная ИБ не справляется

Inc.
Сделано с заботой: о новой отчетной нагрузке Сделано с заботой: о новой отчетной нагрузке

Постараемся разобраться в правовой основе требований для налогоплательщиков

Ведомости
Открыть в приложении