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

Заповедные новости Заповедные новости

Котята леопарда в фотоловушке, прирост зубров и другие новости заповедников

Наука и жизнь
В России художник — пророк В России художник — пророк

Что и как видит художник и зачем вообще нужны искусствоведы

Монокль
Как мало мы о них знаем Как мало мы о них знаем

Поганки с зубами, новые лианы и столетний инкубатор

Знание – сила
Роботы против дефицита Роботы против дефицита

Роботизация помогает бизнесу, но требует новых специалистов

Ведомости
Да будет секс! Да будет секс!

Как самый мощный инструмент продаж доигрался до того, что стал продавать себя

Psychologies
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
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
Команда спасателей Команда спасателей

Справляемся с отпускными кризисными бьюти-ситуациями

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

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

Weekend
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
Банановые перспективы российских субтропиков Банановые перспективы российских субтропиков

Инвесторы хотят импортозаместить экзотические фрукты

Агроинвестор
Через санкции к росту Через санкции к росту

Как российская экономика ищет способы сотрудничества с глобальными игроками

Эксперт
Кнут Гамсун Кнут Гамсун

Кнут Гамсун говорил от имени нации и тем сильно её скомпрометировал

Дилетант
IFA против ЗИЛ: в чем сила грузовиков-конкурентов из СССР и ГДР IFA против ЗИЛ: в чем сила грузовиков-конкурентов из СССР и ГДР

Какой грузовой автомобиль был главным в советские годы: ЗИЛ-130 или IFA W 50?

ТехИнсайдер
На египетской картине нашли библейский синий На египетской картине нашли библейский синий

Из чего древние египтяне делали редкую краску — библейский синий

N+1
Как избежать ошибок на переговорах Как избежать ошибок на переговорах

Распространенные просчеты в оффлайн- и онлайн-переговорах и как их избежать

Inc.
Мурат Абулкатинов: Не надо пытаться быть больше, чем ты есть Мурат Абулкатинов: Не надо пытаться быть больше, чем ты есть

Режиссер Мурат Абулкатинов — о том, что ему нравится в шекспировской драматургии

Ведомости
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
Медвежий угол Медвежий угол

Как оргкомитет московской Олимпиады-80 зарабатывал – рубли и валюту

Ведомости
В ожидании Меркурия В ожидании Меркурия

Меркурий единственная планета Солнечной системы без атмосферы с магнитным полем

Наука и жизнь
Грудное молоко помешало бактерии вызвать воспаление в кишечнике новорожденного Грудное молоко помешало бактерии вызвать воспаление в кишечнике новорожденного

Как материнское грудное молоко защает ребенка от дисбиоза и воспаления кишечника

N+1
Чистая правда Чистая правда

Хорошо умываться – значит, до «скрипа» кожи? Все с точностью до наоборот

Лиза
Про пропан Про пропан

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

Наука и жизнь
Олег Нестеров — об Александре Кнайфеле и пределах невозможного Олег Нестеров — об Александре Кнайфеле и пределах невозможного

Музыкант Олег Нестеров — о музыке, которую сегодня стоит услышать каждому

РБК
Уйди, нечистая! Уйди, нечистая!

Домовые, кикиморы, лешии: откуда взялись и чему служили

Лиза
Узорочье древних славянок Узорочье древних славянок

Древняя мода: как выглядела одежда на Руси до XIII века

Знание – сила
Откуда что пошло на флоте Откуда что пошло на флоте

Повседневная жизнь на парусном военном корабле XVIII века

Наука и техника
Ученые превратили растительные отходы в топливо для самолетов Ученые превратили растительные отходы в топливо для самолетов

Технологию производства авиатоплива из биомассы создали в РГУ нефти и газа

ТехИнсайдер
Вьетнамский вклад в импортозамещение Вьетнамский вклад в импортозамещение

Концерн TH Group открыл завод по переработке молока в Калужской области

Агроинвестор
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
Открыть в приложении