Uso de salmuera como material de construcción para una ciudad flotante en el océano

Estoy tratando de construir una ciudad flotante con una población residente inicial de unos 3000 habitantes.

El escenario:
Alrededor de finales del siglo XXII.
La ciudad 'Pioneering Pinnacle' está flotando en el Atlántico Norte, frente a la costa de Maine/Terranova. (Evitaría ir más al norte ya que sé que el área hacia Groenlandia tiene algunas aguas bravas).
La ciudad es capaz de propulsión a bajas velocidades.
La tecnología ha evolucionado constantemente. En particular, la energía está disponible en grandes cantidades a bajo costo (pero no gratis, imagine alrededor del 10% de los costos más bajos de hoy).
La ciudad está construida por una gran corporación. Tienen grandes medios pero deben tener una ganancia al final de los mismos.

El tamaño del nexo es de unos 200x200 metros. Altura media 30 metros (parcialmente sumergido). Peso alrededor de 200k toneladas. Fabricado principalmente con materiales compuestos y acero.

El plan es seguir ampliándolo, ya que está atrayendo a muchos clientes potenciales para abrir sus instalaciones allí (la corporación propietaria ganaría tarifas de alquiler). La expansión significaría agregar flotadores conectados y construir sobre ellos. Las conexiones se realizarán con materiales compuestos resistentes a altas tensiones.

¿Qué utilizar como material de construcción sin elevar demasiado los costos? Un joven ejecutivo ha sugerido a Brine . Porque está justo ahí y necesita ser desechado. Los 3000 (y en aumento) residentes necesitan usar agua dulce. Para uso personal, procesos de producción, crecimiento y procesamiento de alimentos, etc. La ciudad se centra principalmente en la investigación (debido a su peculiar estado fuera de la jurisdicción) no en la producción industrial.
Nuestras necesidades actuales se estiman en 3500 litros por persona y día en la Tierra del siglo XXI (mundo occidental). Pero eso incluye la producción de alimentos (la mayor parte). La ciudad depende en gran medida de la importación de alimentos. La producción de alimentos a bordo está más destinada a delicias o alimentos que pueden estropearse fácilmente durante el transporte. O costar demasiado para ser transportado con seguridad. Mi estimación es entonces una necesidad de unos 1000 litros de agua dulce por día.
Una parte provendría de la recolección de lluvia, pero la mayor parte proviene de la desalinización del agua. Dados sus métodos más avanzados ( se prefiere
una destilación instantánea avanzada de múltiples etapas debido a la disponibilidad de energía barata) por cada litro de agua se produce aproximadamente 1 kg de salmuera.
Eso significa una producción de 3 Mkg (3k toneladas) de salmuera por día. Si tan solo pudiera ser utilizado como material de construcción...

La pregunta es: ¿Se puede usar la salmuera, junto con otros componentes, de manera realista para la construcción?
Considere que debe permanecer por tiempos prolongados (al menos 20 años) en el ambiente del Atlántico Norte.
Está bien si no es lo suficientemente fuerte para hacer un casco. Se puede usar para la construcción interna (aunque de todos modos el agua salada ocasionalmente lo salpicaría). El casco/estructura principal se puede hacer con materiales más fuertes.
El(los) componente(s) adicional(es) de la mezcla debe(n) ser un porcentaje menor, para evitar tener que traer demasiado material al pueblo.
El mantenimiento periódico está bien.

En caso de que necesite más detalles sobre la tecnología disponible en esta configuración: consulte la Actualización al final de la pregunta .
Aunque no creo que esté estrictamente relacionado con esta pregunta.

¿Quieres decir salmuera o sal? La salmuera es simplemente agua extremadamente salada,
@TimB Comienzas con Brine. Por supuesto, a partir de ahí puedes evaporar, precipitar, etc. para obtener solo las sales.
Esto está un poco fuera de tema, pero creo que podrías hacer tu ciudad flotante con algo como pykrete ( en.wikipedia.org/wiki/Pykrete ) extremadamente barato en el Atlántico norte como un asentamiento permanente. Es un material interesante hecho esencialmente de productos de desecho. No sé si se puede hacer algo similar con otros orgánicos purificados del agua de mar.
@DWKraus Es muy interesante, ¡gracias! Lo consideraré seriamente para otra plataforma flotante más pequeña que debería estar en el área entre Groenlandia, Islandia y Svalbard.
@Duncan Drake Pykrete ha sido propuesto en varias ocasiones para barcos coloniales flotantes. El aserrín es un producto de desecho que se tritura o se quema y es barato. Otras pulpas como el papel son aún más fuertes (¡reciclaje definitivo!). Los sistemas de enfriamiento para mantener el hielo congelado ventilarán el mismo calor que se puede usar para mantener las estructuras calientes en climas fríos. La energía no sería un problema ya que dijiste que la energía era barata. ¡Material divertido de Ubergeek!
¿Qué hay de los baños de sal, como en Islandia? mucha energía equivale al equivalente de aguas termales. en.wikipedia.org/wiki/Blue_Lagoon_(geothermal_spa)
Si usas sal como material de construcción... en un ambiente con mucha agua... ¿no se disolverá? (Suponiendo que el agua en cuestión no esté completamente saturada de sal, lo que definitivamente no está el Océano Atlántico).
Me pregunto cómo una colonia así sobreviviría a las tormentas.
Sabes que la salmuera es un líquido , ¿verdad?
@azerafati Yo también me lo pregunto. Tras investigar, encontré este incidente que ocurrió en el mismo lugar previsto: Ocean Ranger . Sin embargo, el nexo solo sería 10x Ocean Ranger en masa.

Respuestas (6)

Sí, y ya ha sido propuesto y probado.

Seacrete, o Biorock, usa corriente eléctrica para sacar los minerales disueltos del agua de mar para hacer una "roca" sólida y estable. Ya se ha propuesto como material de construcción para la navegación. Incluso tiene ventajas sobre el concreto, y con una solución de salmuera sería mucho más rápido de hacer.

Más lecturas aquí .

¡Muy interesante! Sin embargo, el proceso parece ser lento, 5 cm por año. Los moluscos pueden hacerlo mejor que eso. Pero no entiendo si tal tasa de crecimiento está limitada por la física o la tecnología empleada.
Dependiendo de qué tan difícil quiera que sea la ciencia en su historia, podría argumentar mejores electrodos y mejores cinéticas de reacción porque todo está más concentrado en la salmuera.
@DuncanDrake tenga en cuenta que son 5 cm POR electrodo, si usa una rejilla o un electrodo de estructura 3D, puede multiplicar esa tasa de crecimiento casi indefinidamente.
@John Entonces, si leo correctamente el documento vinculado, podría haber una máquina que controle una cuadrícula de electrodos, cada uno de ellos puede tener un flujo de corriente diferente, lo que controla la tasa de crecimiento. Durante el proceso los electrodos podían cambiar progresivamente de posición, permitiendo la extrusión. El resultado serían ladrillos, paneles (también paneles curvos) dependiendo de la forma de la retícula. También debería ser posible formar celdas de colmena como una estructura para encapsular aire en los paneles para hacerlos más ligeros y mejores aislantes. Habría cientos de máquinas haciendo esto simultáneamente. (continuado)
@elemtilas tiene una buena objeción: esto ocupa demasiado espacio. Esto podría solucionarse haciendo que las máquinas trabajen directamente en el sitio, en el nuevo flotador que está tomando forma. El marco principal sería una plataforma semisumergida de acero y materiales compuestos que constituiría la estructura principal y el marco para la fijación de los paneles. Las máquinas para hacer rocas podrían colgarse del marco y bombear la salmuera de los depósitos en la nueva plataforma. La salmuera se bombearía desde el nexo hasta el nuevo flotador. Para añadir resistencia a los paneles, se podrían añadir filamentos de materiales compuestos. ¿Qué opinas? ^.^
@DuncanDrake sí, originalmente se propuso la idea de una forma de hacer plataformas flotantes directamente del agua de mar para construir instalaciones flotantes. el material es notablemente fuerte y si dejas que fluya un hilo de corriente, en realidad se vuelve más fuerte y se cura a sí mismo.

Lo más probable es que no
Brine sea solo agua salada. La salinidad del agua de mar es de unas 35 partes por mil. Entonces, 35g/L. Tendrán que procesar mucha agua solo para hacer un solo bloque de sal.

Dicho esto, de hecho se pueden hacer estructuras a partir de sal. Si ya tienes un gran bloque de sal, digamos en una mina de sal, puedes hacer estructuras maravillosamente esculpidas:

ingrese la descripción de la imagen aquí

En una ciudad flotante, donde están haciendo la sal del agua del mar, tendrán que recurrir a una construcción más convencional:

Salina, TX

Seguirán dependiendo de las importaciones de cemento, estructuras, accesorios y similares. Dudo que esta sea una solución muy económica, cuando la empresa podría simplemente transportar componentes prefabricados a la ciudad flotante.

bueno, entonces se deduce de los números dados que solo del proceso de desalinización obtendrían suficiente salmuera para hacer 105 toneladas de sal por día. Eso es alrededor de 10 mil ladrillos que pesan 10 kg. En un año sacarían unas 38000 toneladas. ¿Está bien?
@DuncanDrake: depende de la cantidad del área de 200x200m que quieran usar como planta de desalinización frente al costo relativo de importar componentes y materiales listos para usar.
buen punto. Aparte del volumen dedicado a la producción de agua dulce necesitarían otro para procesar los grandes volúmenes de salmuera. Podría ser económicamente más factible alquilar el volumen e importar los componentes.
@DuncanDrake: en otras palabras, no es que no se pueda hacer en absoluto; solo que el espacio dado y los costos monetarios de hacerlo probablemente evitarán que suceda.

Sí, si realmente cuestionamos qué es un material de construcción.

La salmuera es un líquido por encima de -21 grados. El Atlántico norte puede tener este frío en pleno invierno, pero en verano se derretirá. La fusión no es una buena propiedad de los materiales de construcción.

Sin embargo ...

¿Qué es un material de construcción? El aislamiento es un material de construcción, al menos según mi ferretería local .

Si construye sus paredes con un material portátil, impermeable y liviano (por ejemplo, ABS impreso en 3D, pintado con una pintura protectora UV), puede bombear su salmuera en la pared como aislamiento. Esto crea una gran muralla entre su agradable sala de estar y el muy frío Atlántico Norte.

Cuanta más sal hay en la salmuera, menor es su capacidad calorífica específica, lo que significa que es peor como aislante:
ingrese la descripción de la imagen aquí

Creo que su salmuera tiene aproximadamente un 7,5% de sal en masa. No es tan buen aislante como el agua, pero es mejor que colocar aislamiento de fibra de vidrio.

También puede usar salmuera para producir hidróxido de sodio/sosa cáustica , que se usa para pretratar el agua de mar que ingresa a una planta desaladora. Antes de colocarlo en una pared, haga suficiente hidróxido de sodio para tratar el agua de mar. Ese enlace explica que también puedes hacer ácido clorhídrico a partir de salmuera, que tiene muchos usos.

Lo siento, pero esto no tiene sentido: simplemente puede verter la salmuera en el mar, bombear un poco de agua de mar nueva en su lugar, y obtendrá material (económico) con propiedades mucho mejores... Quiero decir, si está flotando en un mar literal de un aislante mediocre, no se obligará a usar uno aún peor solo para usarlo , cuando en cambio puede simplemente tirarlo sin causar contaminación...
Verter salmuera de la desalinización definitivamente no está libre de contaminación, es una gran preocupación para los grupos ambientalistas. Desde su punto, ¿por qué no bombear el agua filtrada en las paredes y obtener una aún mejor? La salmuera es un producto de desecho que habría que desechar y necesitamos un material de construcción. Esta es la mejor combinación de las dos que se me ocurre.
Bueno, tal vez en un sentido muy localizado, EN LA ORILLA, en la configuración normal (=utilizada actualmente). ¡No en una plataforma flotante en medio de un océano! No estás poniendo en el océano nada que no hayas tomado de allí antes, en la gran suma solo estás extrayendo 3 Ml de agua dulce, y punto. Que es, por cierto, 1e-14, o 10 partes por cuatrillón, o 0.0000000000001 veces el volumen del Atlántico, ¡qué desastre!

¿Ha considerado usar todas las otras cosas en agua de mar además de salmuera? El sodio y el cloro de la sal son los elementos más comunes pero hay muchos más elementos disueltos en concentraciones más bajas. Estos son los mejores que superan 1 parte por millón, pero hay muchos más en concentraciones más bajas.

maquillaje de agua de mar

fuente

También puedes utilizar todos los residuos plásticos, basura, fitoplancton y otros organismos que serían absorbidos por las tomas de desalinización.

Finalmente, también puede tomar muestras del fondo del fondo del océano (posiblemente incluyendo algunos lechos de roca) a medida que su ciudad se mueve.

Esta debería ser la respuesta. Podrían usarse Ca y Mg.
El magnesio es inflamable incluso bajo el agua (es de lo que hacen las bengalas de los buzos), el calcio es su mejor opción para obtener material utilizable del mar.
@DarrelHoffman No estoy seguro de lo que quiere decir, el calcio es más reactivo que el magnesio: reacciona fácilmente con el agua para producir gas hidrógeno. ¿ Podría estar comparando magnesio metálico con compuestos de calcio ?

No salmuera, sino agua. Pykrete es una mezcla de agua y aserrín (6: 1 en masa) y luego se congela. Es casi tan fuerte como el concreto y se puede reparar rociándolo con agua fría. Desafortunadamente, el desafío es mantenerlo frío: normalmente hay tuberías de acero/cobre colocadas a través de él, en las que se bombea salmuera fría desde una unidad de refrigeración. Project Habakkuk fue un intento de usar esto en la Segunda Guerra Mundial.

si tipo de

La salmuera es un líquido, así que técnicamente no, pero te deshaces de esa agua y te queda la sal, que es un sólido.

Ahora bien, la sal no es un gran producto de construcción para una ciudad flotante, pero podría usarla como relleno con un aglutinante impermeable. La sal simplemente abulta el aglutinante limitado como la arena y el cemento.

Al estar basado en el océano, el mejor aglutinante impermeable sería el plástico y el océano tiene toneladas y toneladas de desechos plásticos que se pueden recoger y reprocesar (o algas marinas producidas según su historia). Lo que tienes son bloques o láminas que son impermeables por el plástico y resistentes al fuego por la sal con la que podrías construir.

Uso de salmuera como material de construcción para una ciudad flotante en el océano
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