Dekarbonisering i procesindustrier
Ved at imødekomme innovative teknologier optimerer industrien energiforbrug, reducerer affald og flytter målenålen mod nettonuloperationer
I korte træk
- Procesindustrierne har en enorm mulighed for at reducere deres kulstofaftryk via forskellige dekarboniseringsmetoder.
- Essentielle industrier som kemisk, stål, olie og gas, minedrift, strømgenerering samt fødevareproduktion står overfor et udfordrende dekarboniseringsforløb, da deres processer frigiver store mængder drivhusgas.
- Det store energibehov fra kulstofintense processer skaber en dobbelt udfordring for industrien og kræver reduktioner både med hensyn til procesemissioner og de fossile brændstoffer, som driver dem.
- Procesindustrierne kan opnå nettonulemissioner ved at reducere procesaffald, anvende rene brændstoffer, skifte til genanvendelige energikilder og minimere affald gennem cirkulære økonomipraksisser.
- Dekarbonisering af procesindustrien kræver en trinvis tilgang til kontinuerlig læring, innovation, håndterbare investeringer og opbygning af momentum mod nettonul
- Interaktion med industriaktører er afgørende for promovering af bæredygtige praksisser og reducering af emissioner gennem hele værdikæden.
En opfordring til handling
Klimaforandring, drevet af drivhusgasemissioner, udgør en presserende global udfordring, kræver øjeblikkelige og afgørende dekarboniseringshandling på tværs af alle virksomhedssektorer. Disse indsatser er afgørende for reducering af kuldioxidemissioner til atmosfæren, og mens nogle industrier i sagens natur er mere kulstofintensive end andre, har alle procesindustrier potentialet for betydningsfuld afbødning.
Disse muligheder og metoder inkluderer emissionsreduktion, kulstoffangst, proceseffektivitetsoptimering og skift til alternative brændstofskilder og produktionsmetoder. Disse indsatser betegnes samlet set som dekarbonisering eller reducering af den miljømæssige påvirkning af kuldioxidemissioner til atmosfæren. Denne artikel dykker ned i kompleksiteterne forbundet med dekarbonisering af procesindustrierne, udforskning af praktiske strategier og den vigtige rolle som samarbejde og teknologi spiller med hensyn til at opnå en nettonulfremtid.
Konfrontering af udfordringerne forbundet med de mest kulstofintensive processer
Flere industrier står overfor unikke udfordringer i deres forfølgelse af dekarbonisering på grund af deres kerneprocessers grundlæggende kulstofintensitet. Dette omfatter:
- Kemikalier og petroleumsraffinering: Raffineringsprocessen, særligt produktionen af hydrogen via dampmetanreformering (SMR) af naturgas, er en stor kuldioxidemissionskilde. Dette hydrogen er afgørende for forskellige processer inklusive hydrobehandling, som fjerner svovl og andre urenheder fra raffinerede produkter. Den samme proces anvendes også til fremstilling af ammonium anvendt i gødningsproduktion og andre vigtige fremstillingsprocesser.
- Cement- og kalkproduktion: Produktionen af cement og kalk involverer kalcinering, som er en højtemperaturproces, der udleder kuldioxid som et biprodukt. Den dominerende brug af fossile brændstoffer såsom kul og petroleumskoks forstærker deres kulstofaftryk i disse processer.
- Jern- og stålfremstilling: Transformeringen af jernmalm til jern og stål, som er kraftigt afhængig af højovne og almindelige oxygenovne, frigiver betydelige mængder kuldioxid. Dette forstærkes yderligere af den energiintensive egenskab fra efterfølgende processer, såsom kontinuerlig støbning, varmrulning og andre formningsoperationer.
- Føde- og drikkevarer: Føde- og drikkevaresektoren afhænger kraftigt af fossile brændstoffer på forskellige trin, fra landbrug og ingrediensindkøb til behandling, pakning og distribution, hvilket bidrager til sektorens samlede kulstofaftryk.
Disse industrier, som dog er fundamentale for det moderne samfund, repræsenterer en betydelig del af de globale drivhusgasemissioner. Alene i USA står de for mere end 75% af de samlede industrielle kuldioxidemissioner.
©Endress+Hauser
Indblik
Kemikalierne og petroleum, cement og kalk, jern og stål samt føde- og drikkevareindustrierne står for mere end 75% af de samlede industrielle kuldioxidemissioner.
Kilde: ourworldindata.org
Det er ikke blot bydende nødvendigt for miljøet at adressere disse emissioner men også af største vigtighed for at opfylde miljømæssige, sociale og statslige (ESG) virksomhedsforpligtelser og sikre langsigtet økonomisk bæredygtighed.
Navigering mellem de sammenhængende udfordringer forbundet med energiintensitet og procesemissioner
Mange af disse kulstofintense processer er også meget energiintensive, hvilket blot tilfører endnu et lag af kompleksitet. Dette skaber en dobbelt udfordring: Reducering af emissioner fra selve processerne med samtidig dekarbonisering af energikilderne, der anvendes til at drive processerne.
Raffinaderier kræver for eksempel enorme mængder energi til processer såsom hydrokrakning, atmosfærisk destillation og katalytisk krakning. Afhængigheden af fossile brændstoffer til disse energibehov forstærker yderligere de samlede processers miljømæssige påvirkning.
©Light&Magic - shutterstock.com
Cement- og kalkproduktion afhænger i høj grad af roterovne til en proces, der kaldes kalcinering, hvor kalk og andre materialer opvarmes til høje temperaturer. Dette frigiver betydelige mængder kuldioxid, og et anlægs alder spiller en vigtig rolle i forhold til effektiviteten. Ældre installationer mangler ofte avancerede præopvarmningssystemer, hvilket resulterer i lavere varmegenvinding og samlet reduceret energi- og proceseffektivitet.
©Endress+Hauser
Jern, stål og andre metalproduktionsprocesser kræver på samme vis massive energiinput til opvarmning, smeltning og formning og afhænger kraftigt af brændstoffer som naturgas og kul. For at imødekomme disse sammenkædede udfordringer skal procesindustrier adoptere en omfattende dekarboniseringsstrategi, der er bygget på fire hjørnesten, som hver fremhæver omdrejningspunkter til opnåelse af nettonuloperationer.
Fire hjørnesten til en robust dekarboniseringsstrategi
Strategi
-
Reducering af emissioner
Den første hjørnesten fokuserer på at minimere eller eliminere affaldsprodukter fra direkte kuldioxidprocesser. Dette kræver ofte et operationelt paradigmeskift, der tilgodeser innovative teknologier. Procesoptimering omfatter typisk finjustering af eksisterende operationer til minimering af energiforbrug og affaldsgenerering. Dette kan opnå gennem avancerede proceskontrolsystemer, dataanalyse og implementering af bedste praksis til ressoureudnyttelse. Den nødvendige data til implementering leveres af instrumentering, som i nogle tilfælde er eksisterende og i andre tilfælde tilføjes. Det er ligeledes vigtigt at udforske og implementere alternative teknologier, som er grundlæggende mindre kulstofintense. Dette kan inkludere et skift mod genanvendelige elektrificerede energikilder hvor muligt, udnyttelse af mere effektivt udstyr og implementering af kulstoffangst-, udnyttelses- og lagringsteknologier (CCUS) til uundgåelige emissioner. Det primære mål for CCUS er for eksempel at forebygge kuldioxidudledning til atmosfæren ved at indsamle og lagre procesudledningsgas. Redesign af fundamentale processer være i nogle tilfælde være nødvendige for betydelig emisisionsreducering. Dette kan omfatte overgangen til helt nye produktionsmetoder, udnyttelse af andre råmaterialer eller udforskning af alternativ kemi, som minimerer eller eliminerer kuldioxidgenerering.
-
Adoptering af rene brændstoffer
Den anden hjørnesten fokuserer på en overgang fra fossile brændstoffer og imødekommelse af renere alternativer såsom hydrogen til energigenerering som støtte til dekarbonisering af procesindustrien. Grønt hydrogen produceres gennem elektrolyse ved anvendelse af genanvendelige energikilder og leverer en helt kulstoffri brændstofskilde. Det har enormt potentiale til forskellige anvendelser i procesindustrierne inklusive udskiftning af naturgas i højtemperaturprocesser og råvaretilførelse til produktion af lavkulstofskemi og brændstoffer. Biobrændstoffer udledes fra genanvendelige kilder såsom landbrugsaffald, trærester og andet organisk materiale, og det tilbyder et mere bæredygtigt alternativ til fossile brændstoffer. Selvom deres forbrænding frigiver kuldioxid, anses disse processer som kulstofneutrale, da kulstoffet oprindeligt blev absorberet fra atmosfæren under råvarevæksten.
-
Dekarbonisering af energiforbrug
Den tredje hjørnesten lægger vægt på renere energikilder til alle aspekter af energiforbrug, fra at drive maskineri og udstyr til at levere varme til forskellige processer. Det er utroligt vigtigt at integrere genanvendelige energikilder—såsom sol, vind, hydro og geotermisk—i energiblandingen. Dette kan bestå af generering på stedet via solcellefarme eller vindmøller, som samler genanvendelig energi fra forsyningsselskaber, og deltagelse i købsaftaler for genanvendelig energi. Når muligt kan elektrificering—hvor traditionelle fossile brændstofbaserede processer erstattes af elektrisk drevne alternativer—også reducere emissioner i væsentlig grad. Dette er særligt relevant for processer såsom opvarmning og transport, hvor elektriske alternativer i stigende grad bliver levedygtige og omkostningseffektive.
-
Reducering af affald og produkter til cirkularitet og effektivitet
Den fjerde hjørnesten fremhæver vigtigheden af at minimere affald gennem hele produktionsprocessen for at reducere både energiforbrug og emissioner. Implementering af avancerede proceskontrolsystemer og dataanalyse, drevet af data fra instrumentering, kan hjælpe med at identificere ineffektivitet og optimere processer til minimering af affaldsgenerering ved kilden. Affaldsstrømme kan desuden få nyt formål som værdifulde produkter eller råvarer til andre anvendelser, hvilket bidrager til en cirkulær økonomi og reducerer den miljømæssige byrde fra biprodukter. Ved at implementere denne hjørnesten faciliterer organisationer et mindsetskift fra den lineære "tag-fremstil-bortskaf"-model til principperne bag cirkulær økonomi, som fokuserer på genanvendelse, at skabe nyt formål og bevare ressourcerne i cirkulation så længe som muligt. Denne filosofi er grundlæggende for at opnå langsigtet bæredygtighed.
©Endress+Hauser
Opbygning af momentum for langsigtet succes med en trinvis tilgang
Rejsen mod dekarbonisering af komplekse procesindustrier navigeres bedst med en trinvis tilgang med fokus på at opnå trinvis men væsentlige forbedringer over tid. Dette muliggør:
- Kontinuerlig læring og optimering hvor hver fase leverer værdifulde data og indsigt, som kan anvendes til at forfine de efterfølgende strategier. Dette sikrer kontinuerlig forbedring og optimering af dekarboniseringsindsatser.
- Håndterbare investeringer og risikoafbødning, som muliggør strategisk investeringsfordeling og minimerer økonomiske risici forbundet med uafprøvede teknologier i stor skala.
- Opbygning af momentum og demonstrering af fremskridt. Succes under de indledende faser opbygger intern og ekstern selvtillid, hvilket tiltrækker yderligere investering og accelererer transitionen mod en nettonulfremtid.
Mange virksomheder, som tager skridt mod dekarbonisering, udnytter for eksempel på nuværende tidspunkt lavkulstofsalternativer i stedet for konventionelle fossile brændstoffer, såsom naturgas, der betegnes transitionsbrændstoffer. Naturgas frigiver rundt regnet halvdelen af kuldioxidmængden under forbrænding, og det kan nemt sendes som naturgas i væskeform (LNG) til regioner uden hjemmehørende naturgasressourcer som en bro til fuldt dekarboniserede processer.
Accelerering af overgangen med samarbejde og teknologisk fremskridt
Dekarboniseringsprocesindustrien er ikke et aleneforetagende men i stedet en samlet indsats, der kræver samarbejde og viden på tværs af industrier, værdikæder og teknologileverandører. Åbent samarbejde om succesfulde strategier, mødte udfordringer og lærte erfaringer kan accelerere fremskridt og inspirere til innovation på tværs af hele sektoren.
Indblik
Dekarboniseringsprocesindustrien er ikke et aleneforetagende men i stedet en samlet indsats, der kræver samarbejde og viden på tværs af industrier, værdikæder og teknologileverandører.
Derudover er interaktion med leverandører og kunder vedrørende promovering af bæredygtige praksisser og reducering af emissioner gennem hele værdikæden afgørende for at opnå omfattende dekarbonisering. Industriaktører bør også udnytte ekspertisen og de innovative løsninger, som tilbydes af teknologivirksomheder, der specialiserer sig i automatisering, instrumentering, dataanalyse, genanvendelig energi og procesoptimering for at accelerere implementeringen af dekarboniseringsstrategien.
Virksomheder såsom Endress+Hauser spiller en afgørende rolle i denne transition, da de leverer moderne instrumenteringsteknologier, konnektivitetsløsninger, datadrevet indsigt og en dyb forståelse for industrielle processer, der hjælper virksomheder med at optimere operationer, reducere deres miljømæssige påvirkning og opnå ambitiøse bæredygtighedsmål.
En samlet indsats mod en bæredygtig fremtid
Dekarbonisering af den globale økonomi, særligt procesindustrien, er en monumental opgave, men det er alligevel et opnåeligt mål, som vil levere betydelige og varige, positive påvirkninger. Mens opnåelse af komplet og øjeblikkelig dekarbonisering er urealistisk for bestemte processer, vil en forpligtelse på kontinuerlig forbedring, omfavnelse af innovation og fremme af samarbejde bane vejen mod en renere og mere bæredygtig fremtid.
Vejen mod nettonul afhænger af en multifacetteret tilgang: Minimering af procesaffald, adoptering af rene brændstoffer, overgang til genanvendelige energikilder og omfavnelse af cirkulære økonomipraksisser til nedskæring af affaldsgenerering. Ved at omfavne disse fire hjørnesten—og udnytte effekten af teknologi, en samarbejdende indsats og kontinuerlig læring—kan procesindustrien føre dekarboniseringsændringen mod nettonulmål til sikring af et mere bæredygtigt miljø for fremtidige generationer.
