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

Жила-была золотая рыбка Жила-была золотая рыбка

Как золотые рыбки из аквариумов угрожают экологии

Наука и жизнь
Банановые перспективы российских субтропиков Банановые перспективы российских субтропиков

Инвесторы хотят импортозаместить экзотические фрукты

Агроинвестор
Звездная наука Звездная наука

Что объединяет Мэйя, Гейтса и Мартина вне сцены, кода и фэнтези?

ТехИнсайдер
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
Борьба за госбезопасность во всём мире Борьба за госбезопасность во всём мире

Юрий Андропов вошел в историю как реформатор, хотя и потенциальный

Дилетант
Через санкции к росту Через санкции к росту

Как российская экономика ищет способы сотрудничества с глобальными игроками

Эксперт
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
Дейнотерий – слон с берегов Дона Дейнотерий – слон с берегов Дона

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

Наука и техника
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
В такси на Дубровку В такси на Дубровку

Ищешь живописное место для фотосессии? Советские фильмы знают ответ!

Лиза
Роботы против дефицита Роботы против дефицита

Роботизация помогает бизнесу, но требует новых специалистов

Ведомости
Опять и опять «Назад в будущее» Опять и опять «Назад в будущее»

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

Weekend
На египетской картине нашли библейский синий На египетской картине нашли библейский синий

Из чего древние египтяне делали редкую краску — библейский синий

N+1
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
Кнут Гамсун Кнут Гамсун

Кнут Гамсун говорил от имени нации и тем сильно её скомпрометировал

Дилетант
В России художник — пророк В России художник — пророк

Что и как видит художник и зачем вообще нужны искусствоведы

Монокль
О чем молчат рекорды HoReCa О чем молчат рекорды HoReCa

Будут ли все последствия смещения потребления с кухни в ресторан положительными?

Агроинвестор
Пустые кресла и забытые письма: одиночество как экспонат Пустые кресла и забытые письма: одиночество как экспонат

Мы приезжаем в музей смотреть не на экспонаты, а внутрь себя

Знание – сила
Пифагор, или Теорема с одним неизвестным Пифагор, или Теорема с одним неизвестным

«Нет ни одной детали в жизни Пифагора, которая не была бы опровергнута»

Дилетант
Откуда что пошло на флоте Откуда что пошло на флоте

Повседневная жизнь на парусном военном корабле XVIII века

Наука и техника
На Марсе будут расти дома: ученые придумали способ, который решит проблему колонизации На Марсе будут расти дома: ученые придумали способ, который решит проблему колонизации

Как строить из того, что предлагает сам Марс?

Inc.
Гелий Гелий

Известно, что каждый элемент имеет свой, только ему одному принадлежащий спектр

Наука и жизнь
О колокольчиках в саду О колокольчиках в саду

Оказывается, не все колокольчики голубые и не у всех венчики похожи на колокола

Наука и жизнь
Установка для очистки отработанных масел УОМ-3М(100) Установка для очистки отработанных масел УОМ-3М(100)

Как установка УОМ-3М(100) очищает отработанное моторное масло

Наука и техника
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
Про пропан Про пропан

Если газ сжиженный, то он всё-таки ещё газ или уже жидкость?

Наука и жизнь
Инфляция в белых халатах Инфляция в белых халатах

Медицинская инфляция может ускориться до 14% к концу года

Ведомости
Как Ленин дэвов побеждал Как Ленин дэвов побеждал

Какие отпечатки оставили на народах России события на рубеже XIX и XX веков

Дилетант
Таблетки на ветер? Таблетки на ветер?

Как правильно выбрасывать лекарства из аптечки?

Лиза
«Снимаешь парик и чувствуешь себя голой»: как живут женщины с алопецией «Снимаешь парик и чувствуешь себя голой»: как живут женщины с алопецией

Истории женщин, которые научились жить с алопецией и помогают другим

Forbes
Открыть в приложении