Dekarbonizáció a feldolgozóiparban
Az innovatív technológiák alkalmazásával az ipar optimalizálja az energiafelhasználást, csökkenti a hulladékot, és halad a nettó nulla kibocsátású működés felé.
Röviden
- A feldolgozóipar számára jelentős lehetőségek nyílnak a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére különböző dekarbonizációs módszerek alkalmazásával.
- Az olyan alapvető iparágak, mint a vegyipar, az acélipar, az olaj- és gázipar, a bányászat, az energiaipar és az élelmiszeripar, nehéz dekarbonizációs úton járnak, mivel alapvető folyamataik során természetüknél fogva nagy mennyiségű üvegházhatású gázt bocsátanak ki.
- A szén-dioxid-intenzív folyamatok magas energiaigénye kettős kihívást jelent az ipar számára, mivel mind a folyamatokból származó kibocsátások, mind az azokat működtető fosszilis tüzelőanyagok felhasználásának csökkentésére szükség van.
- A feldolgozóipar nettó nulla kibocsátást érhet el a folyamatok során keletkező hulladékok csökkentésével, tiszta üzemanyagok használatával, megújuló energiaforrásokra való átállással és a körforgásos gazdaság gyakorlatainak alkalmazásával a hulladékok minimalizálásával.
- A feldolgozóipar dekarbonizációja szakaszos megközelítést igényel a folyamatos tanulás, az innováció, a kezelhető beruházások és a nettó nulla felé vezető lendület felépítése érdekében.
- Az iparági szereplőkkel való együttműködés elengedhetetlen a fenntartható gyakorlatok előmozdításához és a kibocsátások csökkentéséhez a teljes értéklánc során.
A call for action
Az üvegházhatású gázok kibocsátása által előidézett éghajlatváltozás sürgető globális kihívást jelent, amely azonnali és határozott dekarbonizációs intézkedéseket igényel minden üzleti szektorban. Bár egyes iparágak természetüknél fogva nagyobb karbonlábnyommal működnek, minden feldolgozóipari területen megvan a lehetőség az érdemi mérséklésre.
Ezek a lehetőségek és módszerek magukban foglalják a kibocsátáscsökkentést, a szén-dioxid-leválasztást, a folyamatok hatékonyságának optimalizálását, valamint az alternatív üzemanyagforrásokra és termelési módszerekre való átállást. Ezeket az erőfeszítéseket együttesen dekarbonizációnak, vagyis a légkörbe juttatott szén-dioxid-kibocsátás környezeti hatásának csökkentésének nevezik. Ez a cikk a feldolgozóipar dekarbonizációjának összetettségét vizsgálja, gyakorlati stratégiákat, valamint az együttműködés és a technológia kulcsfontosságú szerepét vizsgálja a nettó nulla kibocsátású jövő elérésében.
A leginkább szén-dioxid-intenzív folyamatok kihívásainak kezelése
Számos iparág egyedi kihívásokkal néz szembe a dekarbonizációs törekvése során, mivel alapvető folyamataik szén-dioxid-intenzívek. Ezek közé tartoznak:
- Vegyi anyagok és kőolajfinomítás: A finomítási folyamat, különösen a hidrogén előállítása földgáz gőz-metán reformálásával (SMR), a szén-dioxid-kibocsátás egyik fő forrása. Ez a hidrogén elengedhetetlenül fontos számos folyamatban, többek között a hidrogénezés során, amely eltávolítja a ként és más szennyeződéseket a finomított termékekből. Ugyanezt a folyamatot alkalmazzák többek között a műtrágyagyártásban használt ammónia előállításához is.
- Cement- és mészgyártás: A cement és mész gyártása kalcinálással, egy magas hőmérsékletű folyamattal jár, amely melléktermékként szén-dioxidot bocsát ki. A fosszilis tüzelőanyagok, például a szén és a petrolkoksz elterjedt használata ezekben a folyamatokban súlyosbítja a karbonlábnyomukat.
- Vas- és acélgyártás: A vasérc vassá és acéllá alakítása, amely nagymértékben támaszkodik a nagyolvasztó és bázikus oxigénkemencékre, jelentős mennyiségű szén-dioxidot bocsát ki. Ezt tovább súlyosbítja a későbbi folyamatok, például a folyamatos öntés, a meleghengerlés és egyéb alakítási műveletek energiaigényes jellege is.
- Élelmiszer- és italgyártás: A mezőgazdaságtól és az összetevők beszerzésétől a feldolgozáson, csomagoláson és forgalmazáson át az élelmiszer- és italgyártási ágazat különböző szakaszokban nagymértékben támaszkodik a fosszilis tüzelőanyagokra, ami hozzájárul a teljes iparági karbonlábnyomhoz.
A fenti iparágak, bár alapvető fontosságúak a modern társadalom számára, a globális üvegházhatású gázok kibocsátásának jelentős részét teszik ki. Csak az Egyesült Államokban a teljes ipari szén-dioxid-kibocsátás több mint 75%-áért felelősek.
Az iparágak jelentősen hozzájárulnak a globális üvegházhatású gázok kibocsátásához.
Insights
A vegyipar, a kőolajipar, a cement- és mészipar, a vas- és acélipar, valamint az élelmiszeripar az ipari szén-dioxid-kibocsátás több mint 75%-áért felelős.
Forrás: ourworldindata.org
Ezen kibocsátások kezelése nemcsak környezetvédelmi szempontból elengedhetetlen, hanem kulcsfontosságú a környezeti, társadalmi és irányítási (ESG) vállalati kötelezettségvállalások teljesítéséhez, valamint a hosszú távú gazdasági fenntarthatóság biztosításához is.
Az energiaintenzitás és a folyamatokból származó kibocsátások összefonódó kihívásainak kezelése
A helyzetet tovább bonyolítja, hogy ezeknek a szén-dioxid-intenzív folyamatoknak többsége rendkívül energiaigényes is. Ez kettős kihívást jelent: egyrészt csökkenteni kell a folyamatokból származó kibocsátást, másrészt pedig dekarbonizálni kell az azokhoz felhasznált energiaforrásokat.
A finomítók például hatalmas mennyiségű energiát igényelnek olyan folyamatokhoz, mint a hidrogénkrakkolás, a légköri desztilláció és a katalitikus krakkolás. Az energiaigény fosszilis tüzelőanyagoktól való függése tovább növeli a folyamatok összességének környezeti hatását.
A modern finomítók számos lehetőséget kínálnak a dekarbonizációra
A cement- és mészgyártás nagymértékben támaszkodik a forgókemencékre egy kalcinálásnak nevezett folyamat során, ahol a mészkövet és más ásványokat magas hőmérsékletre hevítik. Ez jelentős mennyiségű szén-dioxidot szabadít fel, és az üzem kora jelentős szerepet játszik a hatékonyságban. A régebbi berendezések gyakran nem rendelkeznek fejlett előmelegítő rendszerekkel, ami alacsonyabb hővisszanyerést és összességében alacsonyabb energia- és folyamathatékonyságot eredményez.
Az energiahatékonyság növelése érdekében a cementgyári alapanyagokat előmelegíthetjük a kemencébe jutás előtt.
A vas-, acél- és egyéb fémek gyártási folyamataiban szintén hatalmas mennyiségű energia szükséges a hevítéshez, olvasztáshoz és formázáshoz, ami gyakran nagymértékben támaszkodva a fosszilis tüzelőanyagokra, például a földgázra és a szénre. Ezen összefonódó kihívások hatékony kezelése érdekében a feldolgozóiparnak átfogó dekarbonizációs stratégiát kell elfogadnia, ami négy sarokkőre épül.
A hatékony dekarbonizációs stratégia négy alapköve
Strategy
-
Kibocsátások csökkentése
Az első alapelv a közvetlen szén-dioxid-kibocsátást okozó melléktermékek minimalizálását vagy kiküszöbölését hangsúlyozza. Ez gyakran működési paradigmaváltást igényel, innovatív technológiák bevezetésével. A folyamatoptimalizálás általában a meglévő műveletek finomhangolását jelenti az energiafogyasztás és a hulladéktermelés minimalizálása érdekében. Ez fejlett folyamatirányítási rendszerek, adatelemzés és a források kihasználására vonatkozó bevált gyakorlatok bevezetésével érhető el. A megvalósításhoz szükséges adatokat műszerek szolgáltatják, amelyek egyes esetekben már meglévőek, másokban pedig újonnan telepítettek. Ugyancsak kritikus fontosságú az alapvetően alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátású alternatív technológiák feltárása és bevezetése. Ez magában foglalhatja a megújuló elektromos energiaforrásokra való áttérést, ahol ez megvalósítható, a hatékonyabb berendezések használatát, valamint a szén-dioxid-leválasztás, - hasznosítás és -tárolás (CCUS) technológiák bevezetését az elkerülhetetlen kibocsátások esetében. A CCUS elsődleges célja például a folyamat során keletkező gázok gyűjtése és tárolása révén megakadályozni a szén-dioxid kibocsátását a légkörbe. Bizonyos esetekben a kibocsátás jelentős csökkentése érdekében alapvető folyamatátalakításra lehet szükség. Ez magában foglalhatja a teljesen új gyártási módszerekre való áttérést, különböző nyersanyagok felhasználását vagy olyan alternatív vegyi anyagok feltárását, amelyek minimalizálják vagy megszüntetik a szén-dioxid-kibocsátást.
-
Tiszta üzemanyagokra való átállás
A második sarokkő a fosszilis tüzelőanyagoktól való elmozdulásra és a tisztább alternatívák, például a hidrogén alkalmazására összpontosít az energia termelésben, hogy elősegítse a feldolgozóipar dekarbonizációját. A zöld hidrogént megújuló energiaforrásokból elektrolízissel állítják elő, ami teljesen szén-dioxid-mentes üzemanyagforrást biztosít. Óriási potenciállal rendelkezik a feldolgozóipar különböző alkalmazásaiban, beleértve a földgáz helyettesítését a magas hőmérsékletű folyamatokban, valamint alapanyagként való felhasználását alacsony szén-dioxid-kibocsátású vegyi anyagok és üzemanyagok előállításához. A bioüzemanyagok megújuló forrásokból, például mezőgazdasági hulladékból, fahulladékból és más szerves anyagokból származnak, fenntarthatóbb alternatívát kínálva a fosszilis tüzelőanyagokkal szemben. Bár égésük során szén-dioxid szabadul fel, ezeket a folyamatokat karbonsemlegesnek tekintik, mivel a szenet eredetileg a nyersanyag növekedése során a légkörből nyelték el.
-
Az energiafogyasztás dekarbonizálása
A harmadik sarokkő a tisztább energiaforrásokra való átállást hangsúlyozza az energiafogyasztás minden aspektusában, a gépek és berendezések energiaellátásától kezdve a különféle folyamatok hőellátásáig. A megújuló energiaforrások – például a nap-, szél-, víz- és geotermikus energia – integrálása az energiamixbe kulcsfontosságú. Ez magában foglalhatja a helyszíni energiatermelést naperőműveken vagy szélturbinákon keresztül, a megújuló energia beszerzését közműszolgáltatóktól, valamint a megújuló energia vásárlási megállapodásokban való részvételt. Ahol lehetséges, az elektrifikáció - a hagyományos fosszilis tüzelőanyag-alapú folyamatok elektromos meghajtású alternatívákkal való felváltása – szintén jelentősen csökkentheti a kibocsátásokat. Ez különösen fontos olyan folyamatok esetében, mint a fűtés és a közlekedés, ahol az elektromos alternatívák egyre életképesebbek és költséghatékonyabbak.
-
A hulladék csökkentése a körforgásos gazdaság és a hatékonyság érdekében
A negyedik sarokkő kiemeli a hulladék minimalizálásának fontosságát a teljes termelési folyamat során, mind az energiafogyasztás, mind a kibocsátások csökkentése érdekében. A fejlett folyamatirányítási rendszerek és adatelemzések bevezetése, amelyeket a műszerekből származó adatok vezérelnek, segíthet a hatékonysághiányok azonosításában és a folyamatok optimalizálásában a hulladék keletkezésének minimalizálása érdekében a forrásnál. Továbbá a hulladékáramok értékes termékekké vagy alapanyagokká alakíthatók más alkalmazásokhoz, hozzájárulva a körforgásos gazdasághoz és csökkentve a melléktermékek környezeti terhelését. Ezen alapelv megvalósításával a szervezetek elősegítik a gondolkodásmód átalakulását a lineáris „kitermelés-gyártás-ártalmatlanítás” modelltől a körforgásos gazdaság elvei felé, amelyek a források újrahasznosítására, átalakítására és a lehető leghosszabb ideig történő forgalomban tartására összpontosítanak. Ez a filozófia elengedhetetlen a hosszú távú fenntarthatóság eléréséhez.
Szakaszos megközelítéssel lendületet adni a hosszú távú sikernek
A komplex feldolgozóipar dekarbonizációjához vezető utat leginkább fokozatos megközelítéssel lehet bejárni, amelynek középpontjában az idővel elért fokozatos, de hatékony fejlesztések állnak. Ez lehetővé teszi a következőket:
- Folyamatos tanulás és optimalizálás, ahol minden fázis értékes adatokat és betekintést nyújt, amelyek felhasználhatók a későbbi stratégiák finomításához. Ez biztosítja a dekarbonizációs erőfeszítések folyamatos javítását és optimalizálását.
- Kezelhető beruházások és kockázatcsökkentés, amely lehetővé teszi a stratégiai beruházások elosztását és minimalizálja a nagyszabású, még nem tesztelt technológiákkal kapcsolatos pénzügyi kockázatokat.
- Lendület felépítése és az előrehaladás bemutatása. A kezdeti fázisokban elért siker belső és külső bizalmat épít, további beruházásokat vonz és felgyorsítja az átállást a nettó nulla kibocsátású jövőre.
Például sok, a dekarbonizáció felé törekvő vállalat jelenleg a hagyományos fosszilis tüzelőanyagok helyett alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátású alternatívákat (például a földgázt) használja, amelyeket átmeneti tüzelőanyagoknak neveznek. A földgáz égéskor körülbelül feleannyi szén-dioxidot bocsát ki, mint a szén, és cseppfolyósított földgáz (LNG) formájában könnyen szállítható olyan régiókba, ahol nincs saját földgázkészlet, így átmeneti megoldásként szolgálhat a teljesen dekarbonizált energiaforrásokig.
Az átállás felgyorsítása együttműködéssel és technológiai fejlődéssel
A feldolgozóipar dekarbonizációja nem magányos vállalkozás, hanem kollektív erőfeszítés, amely együttműködést és tudásmegosztást igényel az iparágak, az értékláncok és a technológiai szolgáltatók között. A sikeres stratégiák, a felmerült kihívások és a levont tanulságok körüli nyílt együttműködés felgyorsíthatja a haladást és ösztönözheti az innovációt az egész ágazatban.
Insights
A feldolgozóipar dekarbonizációja nem magányos vállalkozás, hanem kollektív erőfeszítés, amely együttműködést és tudásmegosztást igényel az iparágak, az értékláncok és a technológiai szolgáltatók között.
Ezenkívül a beszállítókkal és az ügyfelekkel való együttműködés a fenntartható gyakorlatok előmozdítása és a kibocsátások csökkentése érdekében a teljes értékláncban kulcsfontosságú az átfogó dekarbonizáció eléréséhez. Az iparági szereplőknek ki kell használniuk az automatizálásra, műszerezésre, adatelemzésre, megújuló energiára és folyamatoptimalizálásra szakosodott technológiai vállalatok szakértelmét és innovatív megoldásait is a dekarbonizációs stratégia megvalósításának felgyorsítása érdekében.
Az Endress+Hauserhez hasonló vállalatok fontos szerepet játszanak ebben az átalakulásban, mivel modern műszertechnológiákat, üzemek összekapcsolhatóságát biztosító megoldásokat, adatalapú betekintést és az ipari folyamatok mélyreható ismeretét kínálják, hogy segítsék a vállalatokat működésük optimalizálásában, környezeti hatásaik csökkentésében és fenntarthatósági céljaik elérésében.
Közös erőfeszítés a fenntartható jövőért
A globális gazdaság, különösen a feldolgozóipar dekarbonizálása hatalmas feladat, de elérhető cél, amely jelentős és tartós pozitív hatásokkal jár. Bár bizonyos folyamatok esetében a teljes és azonnali dekarbonizálás nem reális, a folyamatos fejlesztés iránti elkötelezettség, az innováció elfogadása és az együttműködés előmozdítása meg fogja alapozni a tisztább, fenntarthatóbb jövőt.
A nettó nulla kibocsátás felé vezető út több pilléren nyugszik: a folyamatok során keletkező hulladék minimalizálásán, a tiszta üzemanyagok alkalmazásán, a megújuló energiaforrásokra való átálláson, valamint a körkörös gazdaság elveinek érvényesítésén a hulladéktermelés visszaszorítása érdekében. E négy alapelv alkalmazásával – és a technológia erejének, a közös cselekvésnek, valamint a folyamatos tanulásnak a kihasználásával – a feldolgozóipar vezető szerepet tölthet be a dekarbonizáció felgyorsításában és a nettó zéró célok elérésében, ezzel biztosítva a fenntarthatóbb környezetet a jövő generációi számára.
