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

Кунтскамера Кунтскамера

Мостики для белок, мандаринные корки и самые мелкие из родственников кенгуру

Наука и жизнь
Ударная волна Ударная волна

Что такое падел и почему его называют «новым гольфом»

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Мир экзопланет: как на орбитах у других солнц были открыты «непланеты» Мир экзопланет: как на орбитах у других солнц были открыты «непланеты»

О том, как обнаруживаются экзопланеты и какими они бывают

Наука и техника
Для чего нужен магниевый анод в бойлерах накопительного типа? Для чего нужен магниевый анод в бойлерах накопительного типа?

От чего и как именно защищает магниевый анод в бойлере косвенного нагрева?

CHIP
Ирландский клан Ирландский клан

Как потомки ирландских эмигрантов Кеннеди добились «звёздности»?

Дилетант
Правила порядка Правила порядка

Как научить детей поддерживать порядок в своей комнате, не тратя на это часы

Новый очаг
Переходи на зеленый Переходи на зеленый

Мода на экосексуальность и привычки, полезные для тебя и для природы

Лиза
Как стресс влияет на кожу и как с этим бороться Как стресс влияет на кожу и как с этим бороться

Чем опасна повышенная тревожность для нашего внешнего вида

Правила жизни
Параллельщики. Carwin — о главных ошибках при поиске машины за рубежом Параллельщики. Carwin — о главных ошибках при поиске машины за рубежом

Как отличить реального поставщика от хорошо замаскированного обманщика

РБК
Показать то, что за кадром: как создаются экскурсии по действующему кинопарку Показать то, что за кадром: как создаются экскурсии по действующему кинопарку

Как организовать экскурсии по кинопарку, не мешая при этом съемочному процессу

Inc.
Мягкая сила русского стиля Мягкая сила русского стиля

Масштабная площадка, рассказывающая о русской идентичности и новом образе жизни

Монокль
«Важно запасть в душу потребителю» «Важно запасть в душу потребителю»

Как государство поддерживает экспортеров

Эксперт
Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры

Какие рекомендации по выбору одежды мировые театры и музеи дают посетителям

Forbes
Непотопляемый Непотопляемый

Амфибии Amphicar, выпущенные более 60 лет назад, до сих пор в строю

ТехИнсайдер
Маме не говори: 12 вещей, которые родителям не нужно знать о твоем мужчине Маме не говори: 12 вещей, которые родителям не нужно знать о твоем мужчине

О чем не стоит рассказывать даже маме?

VOICE
В именьи близ столицы В именьи близ столицы

Почему крестьяне из Мурина получили свободу раньше?

Санкт-Петербургский университет
Пятиминутный путеводитель по видеоиграм Пятиминутный путеводитель по видеоиграм

Все о видеоиграх: кто их придумал и какими они бывают

Правила жизни
«Нужно быть готовым к войнам и землетрясениям». Советы туроператора с 35-летним стажем «Нужно быть готовым к войнам и землетрясениям». Советы туроператора с 35-летним стажем

Как оставаться на плаву и быть успешным в туризме?

Inc.
«Император Святой Руси» «Император Святой Руси»

Что в XV-XVIII веках означало слово «чин»?

N+1
Чем минивэн отличается от микроавтобуса: простой вопрос, неочевидный ответ Чем минивэн отличается от микроавтобуса: простой вопрос, неочевидный ответ

Минивэн и микроавтобус: есть ли разница?

ТехИнсайдер
Реки крови и гречишный шоколад: как выигрывать конкурентную борьбу на «алых» рынках Реки крови и гречишный шоколад: как выигрывать конкурентную борьбу на «алых» рынках

Как российская компания может добавить значимых отличий своему ассортименту

Forbes
Как нам реорганизовать капитализм? Как нам реорганизовать капитализм?

В мире ширится оппозиция традиционным рыночным отношениям

Ведомости
Музей как увлечение Музей как увлечение

Единственный в своем роде: музей при Институте космических исследований РАН

Знание – сила
Великий миф о поливитаминах: как таблетки могут нанести вред вашей иммунной системе Великий миф о поливитаминах: как таблетки могут нанести вред вашей иммунной системе

Ошибочное мнение о витаминах, повышающих иммунитет

ТехИнсайдер
Что случилось с пауками, отправленными в космос в 1973 году — и как это помогло науке Что случилось с пауками, отправленными в космос в 1973 году — и как это помогло науке

Пауки все еще плетут паутину в условиях микрогравитации?

Inc.
Colossal возродит новозеландских моа Colossal возродит новозеландских моа

Colossal Biosciences заявила о планах возродить новозеландских моа

N+1
Поверив Гомеру… Поверив Гомеру…

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

Дилетант
«Пишите… А. Куприн» «Пишите… А. Куприн»

Эмиграция сложилась для Куприна не просто трудно, а скорее — трагически

Дилетант
Музыка волн Музыка волн

Примеры того, как гаджет перевернул музыкальную индустрию

Правила жизни
Японский десант на Великих озерах Японский десант на Великих озерах

Большое поглощение в мировой металлургии все-таки состоится

Монокль
Открыть в приложении