Verwendung von Sole als Baumaterial für eine schwimmende Stadt im Ozean

Ich versuche, eine schwimmende Stadt mit einer anfänglichen Wohnbevölkerung von etwa 3000 Einwohnern zu bauen.

Die Umgebung:
Ende des 22. Jahrhunderts.
Die Stadt „Pioneering Pinnacle“ schwimmt im Nordatlantik vor der Küste von Maine / Terranova. (Ich würde es vermeiden, weiter nach Norden zu gehen, da ich weiß, dass das Gebiet in Richtung Grönland einige heftige Gewässer hat).
Die Stadt ist in der Lage, bei niedrigen Geschwindigkeiten zu fahren.
Die Technik hat sich stetig weiterentwickelt. Vor allem Energie ist in großen Mengen zu geringen Kosten verfügbar (aber nicht kostenlos, stellen Sie sich etwa 10 % der heutigen niedrigeren Kosten vor).
Die Stadt wird von einem großen Unternehmen gebaut. Sie haben große Mittel, müssen aber am Ende einen Gewinn haben.

Die Nexusgröße beträgt etwa 200 x 200 Meter. Durchschnittliche Höhe 30 Meter (teilweise untergetaucht). Gewicht rund 200.000 Tonnen. Hergestellt hauptsächlich aus Verbundwerkstoffen und Stahl.

Es ist geplant, es weiter auszubauen, da es viele potenzielle Kunden anzieht, um dort ihre Einrichtungen zu eröffnen (die Eigentümergesellschaft würde Mietgebühren erhalten). Erweiterung würde bedeuten, verbundene Schwimmer hinzuzufügen und darauf aufzubauen. Die Verbindungen würden mit hochbelastbaren Verbundmaterialien erfolgen.

Was als Baumaterial verwenden, ohne die Kosten zu sehr zu erhöhen? Eine junge Führungskraft hat Sole vorgeschlagen . Weil es genau da ist und entsorgt werden muss. Die 3000 (und wachsenden) Einwohner müssen Süßwasser verwenden. Für den persönlichen Gebrauch, Produktionsprozesse, Lebensmittelanbau und -verarbeitung usw. Die Stadt konzentriert sich hauptsächlich auf die Forschung (aufgrund ihres besonderen Status außerhalb der Gerichtsbarkeit), nicht auf die industrielle Produktion.
Unser aktueller Bedarf wird auf 3500 Liter pro Person und Tag auf der Erde des 21. Jahrhunderts (westliche Welt) geschätzt. Aber das schließt die Nahrungsmittelproduktion (den größten Teil) ein. Die Stadt ist stark auf den Import von Lebensmitteln angewiesen. Die Lebensmittelproduktion an Bord ist eher für Delikatessen oder Lebensmittel gedacht, die während des Transports leicht verderben können. Oder kosten zu viel, um sicher transportiert zu werden. Meine Schätzung ist dann ein Bedarf von ca. 1000 Liter Frischwasser pro Tag.
Ein Teil davon stammt aus dem Sammeln von Regen, der größere Teil stammt jedoch aus der Entsalzung von Wasser.
Aufgrund ihrer fortschrittlicheren Methoden (eine fortschrittliche mehrstufige Flash-Destillation, die wegen der Verfügbarkeit billiger Energie bevorzugt wird) wird für jeden Liter Wasser etwa 1 kg Sole produziert.
Das bedeutet eine Produktion von 3 Mkg (3.000 Tonnen) Sole pro Tag. Wenn es nur als Baumaterial verwendet werden könnte ...

Die Frage ist: Kann Sole zusammen mit anderen Komponenten sinnvoll zum Bauen verwendet werden?
Bedenken Sie, dass es längere Zeit (mindestens 20 Jahre) in der nordatlantischen Umgebung bleiben sollte.
Es ist in Ordnung, wenn es nicht stark genug ist, um einen Rumpf zu machen. Es kann für den Innenausbau verwendet werden (obwohl gelegentlich Salzwasser darauf spritzt). Der Rumpf / Hauptrahmen kann aus stärkeren Materialien hergestellt werden.
Die zusätzliche(n) Komponente(n) der Mischung sollten einen geringeren Prozentsatz ausmachen, um nicht zu viel Material in die Stadt bringen zu müssen.
Regelmäßige Wartung ist in Ordnung.

Falls Sie weitere Details zu der in dieser Einstellung verfügbaren Technologie benötigen: siehe Update am Ende der Frage .
Obwohl ich nicht glaube, dass es eng mit dieser Frage zusammenhängt.

Meinst du Sole oder Salz? Sole ist nur extrem salziges Wasser,
@TimB Du fängst mit Sole an. Natürlich können Sie von dort aus verdampfen, ausfällen usw., um nur die Salze zu erhalten.
Dies ist ein wenig vom Thema abgekommen, aber ich denke, Sie könnten Ihre schwimmende Stadt aus so etwas wie Pykrete ( en.wikipedia.org/wiki/Pykrete ) extrem billig im Nordatlantik als dauerhafte Siedlung machen. Es ist ein interessantes Material, das im Wesentlichen aus Abfallprodukten hergestellt wird. Ich weiß nicht, ob etwas Ähnliches mit anderen aus Meerwasser gereinigten organischen Stoffen hergestellt werden kann.
@DWKraus Es ist sehr interessant, danke! Werde es ernsthaft für eine weitere kleinere schwimmende Plattform in Betracht ziehen, die im Gebiet zwischen Grönland, Island und Spitzbergen liegen sollte.
@Duncan Drake Pykrete wurde bei verschiedenen Gelegenheiten für schwimmende Kolonieschiffe vorgeschlagen. Sägemehl ist ein Abfallprodukt, das zerkleinert oder verbrannt wird und billig ist. Andere Zellstoffe wie Papier sind sogar noch stärker (ultimatives Recycling!). Die Kühlsysteme, die das Eis gefroren halten, geben die gleiche Wärme ab, die verwendet werden kann, um Strukturen bei kaltem Wetter warm zu halten. Strom wäre kein Problem, da Sie sagten, Strom sei billig. Übergeek-Spaßmaterial!
Wie wäre es mit Salzbädern, wie in Island? Viel Energie entspricht heißen Quellen. en.wikipedia.org/wiki/Blue_Lagoon_(geothermal_spa)
Wenn Sie Salz als Baumaterial verwenden ... in einer Umgebung mit viel Wasser ... wird es sich nicht auflösen? (Vorausgesetzt, das betreffende Wasser ist nicht bereits vollständig mit Salz gesättigt, was der Atlantik definitiv nicht ist.)
Ich frage mich, wie eine solche Kolonie Stürme überleben würde?
Sie wissen, dass Sole eine Flüssigkeit ist, oder?
@azerafati frage ich mich auch. Bei der Recherche fand ich diesen Vorfall, der sich am selben beabsichtigten Ort ereignete: Ocean Ranger . Allein der Nexus wäre jedoch 10x Ocean Ranger in der Masse.

Antworten (6)

Ja, und es wurde bereits vorgeschlagen und getestet

Seacrete, oder Biorock, verwendet elektrischen Strom, um gelöste Mineralien aus dem Meerwasser zu ziehen, um festen, stabilen „Felsen“ herzustellen. Es wurde bereits als Baumaterial für Seasteading vorgeschlagen. Es hat sogar Vorteile gegenüber Beton, und mit einer Salzlösung wäre es viel schneller herzustellen.

Weiterlesen hier .

Sehr interessant! Der Prozess scheint jedoch langsam zu sein, 5 cm pro Jahr. Mollusken können das besser. Aber ich verstehe nicht, ob eine solche Wachstumsrate durch die Physik oder die verwendete Technologie begrenzt ist.
Je nachdem, wie stark die Wissenschaft in Ihrer Geschichte sein soll, könnten Sie bessere Elektroden und eine bessere Reaktionskinetik argumentieren, weil alles in der Sole konzentrierter ist.
@DuncanDrake Denken Sie daran, dass es sich um eine 5-cm-PER-Elektrode handelt. Wenn Sie eine Gitter- oder 3D-Strukturelektrode verwenden, können Sie diese Wachstumsrate fast unbegrenzt multiplizieren.
@John Wenn ich also das verknüpfte Dokument richtig lese, könnte es eine Maschine geben, die ein Elektrodengitter steuert, von denen jede einen anderen Stromfluss hat und somit die Wachstumsrate steuert. Während des Prozesses konnten die Elektroden ihre Position schrittweise ändern, wodurch eine Extrusion ermöglicht wurde. Das Ergebnis wären Ziegel, Platten (auch gebogene Platten) je nach Form des Gitters. Es sollte auch möglich sein, bienenstockzellenähnliche Strukturen zu bilden, um Luft in den Paneelen einzukapseln, um sie leichter und besser isolierend zu machen. Hunderte von Maschinen würden dies gleichzeitig tun. (Fortsetzung)
@elemtilas hat einen guten Einwand: Das nimmt zu viel Platz ein. Dies könnte dadurch gelöst werden, dass die Maschinen direkt vor Ort an dem neuen Float arbeiten, das Gestalt annimmt. Der Hauptrahmen wäre eine halb untergetauchte Plattform aus Stahl und Verbundwerkstoffen, um die Hauptstruktur und den Rahmen zum Anbringen der Paneele bereitzustellen. Gesteinsherstellungsmaschinen könnten am Rahmen hängen und die Sole aus Reservoirs auf der neuen Plattform pumpen. Die Sole würde vom Nexus zum neuen Schwimmer gepumpt werden. Um den Platten Festigkeit zu verleihen, könnten Filamente aus Verbundmaterialien hinzugefügt werden. Was denken Sie? ^.^
@DuncanDrake ja, ursprünglich wurde die Idee vorgeschlagen, schwimmende Plattformen direkt aus Meerwasser herzustellen, um schwimmende Anlagen zu bauen. Das Material ist bemerkenswert stark und wenn Sie ein Rinnsal Strom fließen lassen, wird es tatsächlich stärker und heilt sich selbst.

Höchstwahrscheinlich nicht
Sole ist nur Salzwasser. Der Salzgehalt von Meerwasser beträgt etwa 35 Promille. Also 35 g/l. Sie müssen viel Wasser verarbeiten, um nur einen einzigen Salzblock herzustellen.

Allerdings lassen sich aus Salz Strukturen bauen. Wenn Sie bereits einen riesigen Salzblock haben, z. B. in einem Salzbergwerk, können Sie wunderbar geformte Strukturen erstellen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

In einer schwimmenden Stadt, in der sie das Salz aus Meerwasser herstellen, müssen sie auf konventionellere Konstruktionen zurückgreifen:

Kochsalzlösung, TX

Sie werden weiterhin auf Importe für Zement, Rahmen, Beschläge und dergleichen angewiesen sein. Ich bezweifle, dass dies eine sehr wirtschaftliche Lösung ist, wenn das Unternehmen einfach vorgefertigte Komponenten in die schwimmende Stadt transportieren könnte.

Nun, aus den angegebenen Zahlen folgt dann, dass sie allein durch den Entsalzungsprozess genug Sole erhalten würden, um 105 Tonnen Salz pro Tag herzustellen. Das sind etwa 10.000 Ziegel mit einem Gewicht von 10 kg. In einem Jahr würden sie ungefähr 38000 Tonnen bekommen. Ist das richtig?
@DuncanDrake - hängt davon ab, wie viel der 200 x 200 m großen Fläche sie als Entsalzungsanlage nutzen möchten, im Vergleich zu den relativ geringen Kosten für den Import fertiger Komponenten und Materialien.
guter Punkt. Abgesehen von dem Volumen, das für die Produktion von Frischwasser vorgesehen ist, bräuchten sie ein weiteres, um die großen Mengen Sole zu verarbeiten. Es könnte wirtschaftlicher sein, das Volumen zu mieten und die Komponenten zu importieren.
@DuncanDrake - Mit anderen Worten, es ist nicht so, dass es überhaupt nicht möglich ist ; nur dass der gegebene Platz und die finanziellen Kosten dafür höchstwahrscheinlich verhindern werden, dass dies geschieht.

Ja – wenn wir wirklich darüber streiten, was ein Baustoff ist.

Sole ist eine Flüssigkeit über -21 Grad. Der Nordatlantik mag mitten im Winter so kalt werden, aber im Sommer wird er schmelzen. Schmelzen ist keine gute Eigenschaft von Baumaterialien.

Allerdings ...

Was ist ein Baustoff? Isolierung ist ein Baumaterial, zumindest laut meinem örtlichen Baumarkt .

Wenn Sie Ihre Wände aus einem leichten, wasserdichten, tragbaren Material (z. B. 3D-gedrucktes ABS, lackiert mit UV-Schutzfarbe) bauen, können Sie Ihre Sole als Isolierung in die Wand pumpen. Dies ergibt eine große Mauer zwischen Ihrem schönen Wohnbereich und dem sehr kalten Nordatlantik.

Je mehr Salz in der Sole ist, desto geringer ist ihre spezifische Wärmekapazität, was bedeutet, dass sie als Isolator am schlechtesten ist:
Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich glaube, Ihre Sole enthält etwa 7,5 Massenprozent Salz. Nicht so gut isolierend wie Wasser, aber besser als Glasfaserisolierung.

Sie können Sole auch verwenden , um Natriumhydroxid / Ätznatron herzustellen , das zur Vorbehandlung von Meerwasser verwendet wird, das in eine Entsalzungsanlage geleitet wird. Bevor Sie es in eine Wand leiten, stellen Sie genügend Natriumhydroxid her, um Ihr Meerwasser zu behandeln. Dieser Link erklärt, dass Sie auch Salzsäure aus Sole herstellen können, die viele Verwendungsmöglichkeiten hat.

Tut mir leid, aber das macht keinen Sinn - Sie können die Sole einfach ins Meer kippen, stattdessen etwas neues Meerwasser pumpen, und Sie erhalten (billiges) Material mit viel besseren Eigenschaften ... Ich meine, wenn Sie schwimmen In einem buchstäblichen Meer aus einem mittelmäßigen Isolator werden Sie sich nicht zwingen, einen noch schlechteren zu verwenden, nur um ihn zu verwenden , wenn Sie ihn stattdessen einfach entsorgen können, ohne Verschmutzung zu verursachen ...
Das Ablassen von Sole aus der Entsalzung ist definitiv nicht umweltfreundlich, es ist ein Hauptanliegen für Umweltgruppen. Warum nicht das gefilterte Wasser in die Wände pumpen und ein noch besseres bekommen? Die Sole ist ein Abfallprodukt, das entsorgt werden müsste, und wir brauchen ein Baumaterial. Das ist die beste Verschmelzung der beiden, die mir einfällt.
Nun, vielleicht in einem sehr lokalisierten Sinne, ON THE SHORE, im normalen (=aktuell verwendeten) Setup. Nicht auf einer schwimmenden Plattform mitten im Ozean! Sie werfen nichts in den Ozean, was Sie nicht vorher von dort genommen haben, in der großen Summe entnehmen Sie nur 3 ml Süßwasser, Punkt. Das ist übrigens 1e-14 oder 10 Teile pro Billiarde oder 0,0000000000001 Mal das Volumen des Atlantiks, was für eine Katastrophe!

Haben Sie darüber nachgedacht, alle anderen Dinge außer Sole in Meerwasser zu verwenden? Das Natrium und Chlor aus dem Salz sind die häufigsten Elemente, aber es gibt viel mehr Elemente, die in geringeren Konzentrationen gelöst sind. Hier sind die besten, die größer als 1 Teil pro Million sind, aber es gibt noch viel mehr in niedrigeren Konzentrationen.

Meerwasser-Make-up

Quelle

Sie können auch alle Plastikabfälle, Müll, Phytoplankton und andere Organismen verwenden, die in die Entsalzungseinlässe gesaugt würden.

Schließlich könnten Sie auch Kernproben vom Grund des Meeresbodens nehmen (möglicherweise einschließlich etwas Grundgestein), wenn sich Ihre Stadt bewegt.

Dies sollte die Antwort sein. Ca und Mg könnten verwendet werden.
Magnesium ist selbst unter Wasser brennbar (daraus werden Taucherfackeln hergestellt), Kalzium ist die beste Wahl für brauchbares Material aus dem Meer.
@DarrelHoffman Ich bin mir nicht sicher, was du meinst, Kalzium ist reaktiver als Magnesium - es reagiert leicht mit Wasser, um Wasserstoffgas zu erzeugen. Vielleicht vergleichen Sie Magnesiummetall mit Calciumverbindungen ?

Keine Sole, sondern Wasser. Pykrete ist eine Mischung aus Wasser und Sägemehl (6:1 nach Masse) und dann gefroren. Es ist fast so stark wie Beton und kann repariert werden, indem kaltes Wasser darauf gesprüht wird. Leider besteht die Herausforderung darin, ihn kalt zu halten - normalerweise sind Stahl-/Kupferrohre durch ihn verlegt, in die kalte Sole aus einer Kältemaschine gepumpt wird. Projekt Habakuk war ein Versuch, dies im Zweiten Weltkrieg zu nutzen.

mehr oder weniger

Sole ist eine Flüssigkeit, also technisch nein, aber Sie werden dieses Wasser los und Sie haben Salz übrig, das ein Feststoff ist.

Nun, Salz ist kein großartiges Bauprodukt für eine schwimmende Stadt, aber Sie könnten es als Füllstoff mit einem wasserfesten Bindemittel verwenden. Das Salz füllt nur das begrenzte Bindemittel wie Sand und Zement aus.

Da es auf Ozeanbasis basiert, wäre das beste wasserdichte Bindemittel Kunststoff, und der Ozean enthält Tonnen und Tonnen von Kunststoffabfällen, die aufgesammelt und wiederverarbeitet werden können (oder je nach Ihrer Geschichte Algen produzieren). Was Sie haben, sind Blöcke oder Platten, die durch den Kunststoff wasserdicht und durch das Salz, aus dem Sie bauen könnten, feuerfest sind.

Verwendung von Sole als Baumaterial für eine schwimmende Stadt im Ozean
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