Avkarbonisering i prosessindustrien
Ved å ta i bruk innovative teknologier optimaliserer industrien energibruken, reduserer avfallet og beveger seg mot en drift med netto nullutslipp
I korte trekk
- Prosessindustrien har en stor mulighet til å redusere karbonavtrykket sitt ved hjelp av ulike metoder for avkarbonisering.
- Viktige industrier som kjemikalier, stål, olje og gass, gruvedrift, kraftproduksjon og matproduksjon står overfor en tøff utfordring mot avkarbonisering fordi kjerneprosessene deres i seg selv slipper ut store mengder drivhusgasser.
- Det høye energibehovet i karbonintensive prosesser skaper en dobbel utfordring for industrien, som krever reduksjoner i både prosessutslippene og det fossile brenselet som driver dem.
- Prosessindustrien kan oppnå netto nullutslipp ved å redusere prosessavfallet, bruke rent drivstoff, gå over til fornybare energikilder og minimere avfallsmengden ved hjelp av sirkulærøkonomisk praksis.
- Avkarbonisering av prosessindustrien krever en trinnvis tilnærming for kontinuerlig læring, innovasjon, håndterbare investeringer og oppbygging av momentum mot netto nullutslipp
- Det er viktig å samarbeide med bransjeaktører for å fremme bærekraftig praksis og redusere utslippene gjennom hele verdikjeden.
En oppfordring til handling
Klimaendringene, som skyldes utslipp av klimagasser, er en presserende global utfordring som krever umiddelbare og avgjørende tiltak for å redusere karbonutslippene i alle bransjer. Denne innsatsen er avgjørende for å redusere karbondioksidutslippene i atmosfæren, og selv om noen bransjer i seg selv er mer karbonintensive enn andre, har alle prosessindustrier potensial for effektive tiltak.
Disse mulighetene og metodene omfatter utslippsreduksjon, karbonfangst, optimalisering av prosesseffektivitet og overgang til alternative drivstoffkilder og produksjonsmetoder. Samlet kalles disse tiltakene for avkarbonisering, eller reduksjon av miljøpåvirkningen fra karbondioksidutslipp i atmosfæren. Denne artikkelen tar for seg kompleksiteten ved avkarbonisering av prosessindustrien, og utforsker praktiske strategier og den avgjørende rollen samarbeid og teknologi spiller for å oppnå en fremtid med netto nullutslipp.
Utfordringene med de mest karbonintensive prosessene
Flere bransjer står overfor unike utfordringer i arbeidet med å avkarbonisere på grunn av den iboende karbonintensiteten i kjerneprosessene deres. Dette gjelder blant annet:
- Kjemikalier og petroleumsraffinering: Raffineringsprosessen, særlig produksjonen av hydrogen via dampmetanreformering (SMR) av naturgass, er en viktig kilde til karbondioksidutslipp. Hydrogenet er avgjørende for en rekke prosesser, blant annet hydrotreating, som fjerner svovel og andre urenheter fra raffinerte produkter. Den samme prosessen brukes også til å produsere ammoniakk som brukes i gjødselproduksjon, og til andre viktige produksjonsprosesser.
- Produksjon av sement og kalk: Produksjon av sement og kalk innebærer kalsinering, en høytemperaturprosess som frigjør karbondioksid som et biprodukt. Den utbredte bruken av fossilt brensel, som kull og petroleumskoks, i disse prosessene forverrer karbonfotavtrykket.
- Produksjon av jern og stål: Omdannelsen av jernmalm til jern og stål, som i stor grad baserer seg på masovner og basiske oksygenovner, frigjør betydelige mengder karbondioksid. Dette forsterkes ytterligere av de energiintensive prosessene som følger i kjølvannet, som for eksempel kontinuerlig støping, varmvalsing og andre formingsoperasjoner.
- Mat og drikke: Mat- og drikkevaresektoren er avhengig av fossilt brensel på ulike stadier, fra jordbruk og innkjøp av ingredienser til bearbeiding, emballering og distribusjon, noe som bidrar til det samlede karbonavtrykket.
Selv om disse industriene er grunnleggende for det moderne samfunnet, står de for en betydelig del av de globale klimagassutslippene. Bare i USA står de for over 75 % av de totale karbondioksidutslippene fra industrien.
©Endress+Hauser
Innsikt
Kjemikalie- og petroleumsindustrien, sement- og kalkindustrien, jern- og stålindustrien samt næringsmiddel- og drikkevareindustrien står for over 75 % av de totale karbondioksidutslippene fra industrien.
Kilde: ourworldindata.org
Å gjøre noe med disse utslippene er ikke bare et miljømessig imperativ, men også avgjørende for å oppfylle bedriftens forpliktelser når det gjelder miljø, sosiale forhold og selskapsstyring (ESG), og for å sikre langsiktig økonomisk bærekraft.
Navigere i de komplekse utfordringene knyttet til energiintensitet og prosessutslipp
Mange av disse karbonintensive prosessene er også svært energikrevende, noe som gjør dem enda mer komplekse. Dette skaper en dobbel utfordring: å redusere utslippene fra selve prosessene, samtidig som energikildene som brukes til å drive dem, må avkarboniseres.
Raffinerier krever for eksempel enorme mengder energi til prosesser som hydrokrakking, atmosfærisk destillasjon og katalytisk krakking. Avhengigheten av fossilt brensel for å dekke disse energibehovene forsterker den samlede miljøpåvirkningen fra prosessene ytterligere.
©Light&Magic - shutterstock.com
Sement- og kalkproduksjon er i stor grad avhengig av roterovner for en prosess som kalles kalsinering, der kalkstein og andre mineraler varmes opp til høye temperaturer. Dette frigjør betydelige mengder karbondioksid, og anleggenes alder spiller en viktig rolle for effektiviteten. Eldre anlegg mangler ofte avanserte forvarmingssystemer, noe som resulterer i lavere varmegjenvinning og generelt redusert energi- og prosesseffektivitet.
©Endress+Hauser
Jern-, stål- og andre metallproduksjonsprosesser krever på samme måte enorme mengder energi til oppvarming, smelting og forming, og er ofte svært avhengige av fossilt brensel som naturgass og kull. For å kunne håndtere disse sammenflettede utfordringene på en effektiv måte, må prosessindustrien ta i bruk en omfattende avkarboniseringsstrategi som bygger på fire hjørnesteiner, som hver for seg fremhever fokuspunkter for å oppnå netto nullutslippsdrift.
Fire faktorer for en robust avkarboniseringsstrategi
Strategi
-
Redusere utslippene
Den første faktoren legger vekt på å minimere eller eliminere direkte biprodukter fra karbondioksidprosessen. Dette krever ofte et paradigmeskifte i driften, der man tar i bruk innovative teknologier. Prosessoptimalisering omfatter vanligvis finjustering av eksisterende drift for å minimere energiforbruk og avfallsgenerering. Dette kan oppnås ved hjelp av avanserte prosesskontrollsystemer, dataanalyse og implementering av beste praksis for ressursutnyttelse. Dataene som kreves for implementeringen, kommer fra instrumentering, som i noen tilfeller allerede finnes og i andre tilfeller må legges til. Det er også viktig å utforske og implementere alternative teknologier som i seg selv er mindre karbonintensive. Dette kan omfatte overgang til fornybare, elektrifiserte energikilder der det er mulig, bruk av mer effektivt utstyr og implementering av teknologier for karbonfangst og -lagring (CCUS) for uunngåelige utslipp. Hovedformålet med CCUS er for eksempel å forhindre at karbondioksid slippes ut i atmosfæren ved å samle opp og lagre prosessavgasser. I noen tilfeller kan det være nødvendig med en grunnleggende omlegging av prosessen for å redusere utslippene betydelig. Det kan dreie seg om å gå over til helt nye produksjonsmetoder, bruke andre råmaterialer eller utforske alternative kjemikalier som minimerer eller eliminerer produksjonen av karbondioksid.
-
Ta i bruk rent drivstoff
Den andre faktoren fokuserer på overgangen fra fossilt brensel til renere alternativer, som hydrogen, til energiproduksjon for å bidra til å avkarbonisere prosessindustrien. Grønt hydrogen produseres gjennom elektrolyse ved hjelp av fornybare energikilder, noe som gir en helt karbonfri drivstoffkilde. Hydrogen har et enormt potensial for ulike bruksområder i prosessindustrien, blant annet som erstatning for naturgass i høytemperaturprosesser og som råstoff for produksjon av lavkarbonkjemikalier og -drivstoff. Biodrivstoff utvinnes fra fornybare kilder som landbruksavfall, trerester og annet organisk materiale, og er et mer bærekraftig alternativ til fossilt drivstoff. Selv om forbrenningen frigjør karbondioksid, regnes disse prosessene som karbonnøytrale fordi karbonet opprinnelig ble absorbert fra atmosfæren under råstoffets vekst.
-
Avkarbonisering av energiforbruket
Den tredje faktoren legger vekt på en overgang til renere energikilder for alle aspekter av energiforbruket, fra å drive maskiner og utstyr til å levere varme til ulike prosesser. Det er avgjørende å integrere fornybare energikilder - som sol, vind, vann og jordvarme - i energimiksen. Dette kan bestå av egenproduksjon gjennom solcelleparker eller vindturbiner, innkjøp av fornybar energi fra kraftselskaper og deltakelse i avtaler om kjøp av fornybar energi. Der det er mulig, kan elektrifisering —det vil si å erstatte tradisjonelle prosesser basert på fossilt brensel med elektrisk drevne alternativer —også redusere utslippene betydelig. Dette er særlig relevant for prosesser som oppvarming og transport, der elektriske alternativer blir stadig mer levedyktige og kostnadseffektive.
-
Redusere avfall og produkter for sirkulæritet og effektivitet
Den fjerde faktoren fremhever viktigheten av å minimere avfall gjennom hele produksjonsprosessen for å redusere både energiforbruk og utslipp. Ved å ta i bruk avanserte prosesskontrollsystemer og dataanalyse, drevet av data fra instrumenter, kan man identifisere ineffektivitet og optimalisere prosessene for å minimere avfallsgenerering allerede ved kilden. Videre kan avfallsstrømmer omdannes til verdifulle produkter eller råmaterialer for andre bruksområder, noe som bidrar til en sirkulær økonomi og reduserer miljøbelastningen fra biprodukter. Ved å implementere denne faktoren legger organisasjoner til rette for et tankeskifte fra den lineære «ta - lage - kaste»-modellen til prinsippene i sirkulær økonomi, som fokuserer på gjenbruk og å holde ressursene i omløp så lenge som mulig. Denne filosofien er avgjørende for å oppnå langsiktig bærekraft.
©Endress+Hauser
Bygge momentum for langsiktig suksess med en trinnvis tilnærming
Veien mot avkarbonisering av komplekse prosessindustrier går best med en trinnvis tilnærming, med fokus på å oppnå trinnvise, men virkningsfulle forbedringer over tid. Dette gir mulighet for:
- Kontinuerlig læring og optimalisering, hvor hver fase gir verdifull data og innsikt som kan brukes til å avgrense påfølgende strategier. Dette sikrer kontinuerlig forbedring og optimalisering av innsatsen med dekarbonisering.
- Håndterbare investeringer og risikoreduksjon, som gir mulighet for strategisk investeringsallokering og minimerer finansiell risiko forbundet med storskala, uprøvde teknologier.
- Bygge momentum og vise fremgang. Suksess i innledende faser bygger intern og ekstern tillit, tiltrekker seg ytterligere investeringer og akselererer overgangen til en netto-null fremtid.
For eksempel utnytter mange selskaper som tar skritt mot dekarbonisering for tiden lavere karbon-alternativer til konvensjonelle fossile brensler, for eksempel naturgass, kjent som overgangsdrivstoff. Naturgass slipper ut omtrent halvparten av karbondioksidet til kull under forbrenning, og den kan lett sendes som flytende naturgass (LNG) til regioner uten naturlige naturgassressurser som en bro til fullstendig avkarboniserte energikilder.
Fremskynde overgangen med samarbeid og teknologiske fremskritt
Avkarbonisering av prosessindustrien er ikke en ensom oppgave, men er i stedet en kollektiv innsats som krever samarbeid og kunnskapsdeling på tvers av bransjer, verdikjeder og teknologileverandører. Åpent samarbeid rundt vellykkede strategier, utfordringer og erfaringer kan akselerere fremgang og inspirere til innovasjon i hele sektoren.
Innsikt
Avkarbonisering av prosessindustrien er ikke en ensom oppgave, men er i stedet en kollektiv innsats som krever samarbeid og kunnskapsdeling på tvers av bransjer, verdikjeder og teknologileverandører.
I tillegg er samarbeid med leverandører og kunder for å fremme bærekraftig praksis og redusere utslipp gjennom hele verdikjeden avgjørende for å oppnå omfattende dekarbonisering. Bransjeaktører bør også utnytte ekspertisen og de innovative løsningene til teknologiselskaper som spesialiserer seg på automasjon, instrumentering, dataanalyse, fornybar energi og prosessoptimalisering for å akselerere strategisk implementering av dekarbonisering.
Selskaper som Endress+Hauser spiller en viktig rolle i denne overgangen, og tilbyr moderne instrumenteringsteknologier, anleggstilkoblingsløsninger, datadrevet innsikt og en dyp forståelse av industrielle prosesser for å hjelpe bedrifter med å optimalisere driften, redusere miljøpåvirkningen og oppnå ambisiøse bærekraftsmål. .
En kollektiv innsats for en bærekraftig fremtid
Avkarbonisering av den globale økonomien, spesielt prosessindustrien, er en monumental oppgave, men det er et oppnåelig mål, og det vil gi betydelige og varige positive effekter. Selv om det er urealistisk for visse prosesser å oppnå fullstendig og umiddelbar avkarbonisering, vil en forpliktelse til kontinuerlig forbedring, omfavne innovasjon og fremme samarbeid bane vei for en renere og mer bærekraftig fremtid.
Veien til netto-null er avhengig av en mangefasettert tilnærming: minimere prosessavfall, ta i bruk rent drivstoff, overgang til fornybare energikilder og omfavne sirkulær økonomipraksis for å redusere avfallsproduksjonen. Ved å omfavne disse fire hjørnesteinene – og ved å utnytte kraften til teknologi, kollektiv handling og kontinuerlig læring – kan prosessindustrien lede avkarboniseringssatsen mot netto-null-mål, og sikre et mer bærekraftig miljø for kommende generasjoner.
