Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen prosessiteollisuudessa

Kasvihuonekaasupäästöjen ruokkima ilmastonmuutos on akuutti maailmanlaajuinen haaste, joka vaatii välittömiä ja päättäväisiä hiilidioksidipäästöjen vähentämistoimia kaikilla toimialoilla. Nämä toimet ovat välttämättömiä hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi ilmakehässä, ja vaikka jotkut teollisuudenalat ovat luonnostaan ​​hiili-intensiivisempiä kuin toiset, jokaisella prosessiteollisuudella on potentiaalia vaikutusten lieventämiseen.

Näitä mahdollisuuksia ja menetelmiä ovat päästöjen vähentäminen, hiilidioksidin talteenotto, prosessien tehokkuuden optimointi sekä siirtyminen vaihtoehtoisiin polttoainelähteisiin ja tuotantomenetelmiin. Näitä ponnisteluja kutsutaan yhteisesti hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi tai ilmakehään joutuvien hiilidioksidipäästöjen ympäristövaikutusten vähentämiseksi. Tässä artikkelissa käsitellään prosessiteollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentämisen monimutkaisuutta, tarkastellaan käytännön strategioita sekä yhteistyön ja teknologian ratkaisevaa roolia nettonollan saavuttamisessa.

Useat teollisuudenalat kohtaavat yksilöllisiä haasteita pyrkiessään vähentämään hiilidioksidipäästöjä, koska niiden ydinprosessit ovat hiili-intensiivisiä. Näitä ovat:

• Kemikaalit ja öljynjalostus: Jalostusprosessi, erityisesti vedyn tuotanto maakaasun höyrymetaanireformoinnilla (SMR), on merkittävä hiilidioksidipäästöjen lähde. Vety on ratkaisevan tärkeä eri prosesseissa, mukaan lukien vetykäsittelyssä, joka poistaa rikkiä ja muita epäpuhtauksia jalostetuista tuotteista. Tätä samaa prosessia käytetään myös lannoitteiden valmistuksessa käytettävän ammoniakin valmistuksessa ja muissa tärkeissä valmistusprosesseissa.
• Sementin ja kalkin valmistus: Sementin ja kalkin tuotantoon liittyy kalsinointi, korkean lämpötilan prosessi, joka vapauttaa hiilidioksidia sivutuotteena. Fossiilisten polttoaineiden, kuten hiilen ja öljykoksin, yleinen käyttö näissä prosesseissa suurentaa niiden hiilijalanjälkeä.
• Raudan ja teräksen valmistus: Rautamalmin muuttaminen raudaksi ja teräkseksi, joka perustuu voimakkaasti masuuneihin ja emäksisiin happiuuneihin, vapauttaa merkittäviä määriä hiilidioksidia. Tätä pahentaa edelleen myöhempien prosessien, kuten jatkuva valu, kuumavalssaus ja muut muovaustoimenpiteet, energiaintensiivinen luonne.
• Ruoka ja juoma: Maataloudesta ja ainesosien hankinnasta jalostukseen, pakkaamiseen ja jakeluun asti elintarvikeala on eri vaiheissa vahvasti riippuvainen fossiilisista polttoaineista, mikä lisää sen kokonaishiilijalanjälkeä.

Vaikka nämä teollisuudenalat ovat nyky-yhteiskunnan kannalta olennaisen tärkeitä, ne muodostavat merkittävän osan maailmanlaajuisista kasvihuonekaasupäästöistä. Pelkästään Yhdysvalloissa niiden osuus teollisuuden hiilidioksidipäästöistä on yli 75 prosenttia.

Näiden päästöjen torjuminen ei ole pelkästään ympäristön kannalta välttämätöntä, vaan myös ratkaisevan tärkeää ympäristöön, yhteiskuntaan ja hallintoon (ESG) liittyvien yritysten sitoumusten täyttämiseksi ja pitkän aikavälin taloudellisen kestävyyden varmistamiseksi.

Monimutkaisuutta lisää, että monet näistä hiili-intensiivisistä prosesseista ovat myös erittäin energiaintensiivisiä. Tämä tekee haasteesta kaksinkertaisen: itse prosessipäästöjä on vähennettävä, samoin kuin niiden energialähteiden hiilidioksidipäästöjä.

Jalostamot esimerkiksi tarvitsevat valtavia määriä energiaa prosesseihin, kuten vetykrakkaus, ilmatislaus ja katalyyttinen krakkaus. Näiden energiatarpeiden riippuvuus fossiilisista polttoaineista vahvistaa entisestään prosessien kokonaisympäristövaikutuksia.

Sementin ja kalkin tuotanto on vahvasti riippuvainen kalsinointiprosessin kiertouuneista. Niissä kalkkikiveä ja muita mineraaleja kuumennetaan korkeisiin lämpötiloihin. Tästä vapautuu merkittäviä määriä hiilidioksidia ja laitoksen ikä vaikuttaa merkittävästi tehokkuuteen. Vanhemmista laitoksista puuttuu usein kehittyneitä esilämmitysjärjestelmiä, mikä johtaa alhaisempaan lämmön talteenottoon ja yleisesti alentuneeseen energia- ja prosessitehokkuuteen.

Raudan, teräksen ja muiden metallien tuotantoprosessit vaativat samoin myös suuria määriä energiaa lämmitykseen, sulatukseen ja muotoiluun, jotka usein ovat vahvasti riippuvaisia ​​fossiilisista polttoaineista, kuten maakaasusta ja hiilestä. Jotta näihin toisiinsa sekoittuviin haasteisiin voidaan vastata tehokkaasti, prosessiteollisuuden on omaksuttava kattava hiilidioksidipäästöjen vähentämisstrategia, joka perustuu neljään kulmakiveen, joista jokainen korostaa painopisteitä nettonollan saavuttamiseksi.

Matka kohti monimutkaisten prosessiteollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentämistä on parasta tehdä vaiheittain, jolloin keskitytään asteittaisten mutta ajan myötä vaikuttavien parannusten saavuttamiseen. Tämä mahdollistaa:

• Jatkuvan oppimisen ja optimoinnin, jossa jokainen vaihe tarjoaa arvokasta tietoa ja oivalluksia, joita voidaan käyttää myöhempien strategioiden tarkentamiseen. Tämä varmistaa hiilidioksidipäästöjen jatkuvan vähentämisen ja optimoinnin.
• Hallittavat investoinnit ja riskien pienemisen, mikä mahdollistaa strategisen investointien allokoinnin ja minimoi suuriin, testaamattomiin teknologioihin liittyvät taloudelliset riskit.
• Vauhdittaa ja osoittaa edistymistä. Alkuvaiheen menestys kasvattaa sisäistä ja ulkoista luottamusta, houkuttelee lisäinvestointeja ja nopeuttaa siirtymistä päästöttömään tulevaisuuteen.

Esimerkiksi monet yritykset, jotka ottavat askeleita kohti hiilidioksidipäästöjen vähentämistä, hyödyntävät tällä hetkellä vähähiilisempiä vaihtoehtoja perinteisille fossiilisille polttoaineille, kuten maakaasulle, joka tunnetaan siirtymäpolttoaineina. Maakaasua poltettaessa syntyy noin puolet vähemmän hiilidioksidipäästöjä kuin kivihiiltä poltettaessa, ja sitä voidaan helposti kuljettaa nesteytettynä maakaasuna (LNG) alueille, joilla ei ole omia maakaasuvaroja, siltana kohti täysin hiilidioksidipäästöttömiä energialähteitä.

Prosessiteollisuuden hiilidioksidipäästöjen vähentäminen ei ole yksittäinen yritys, vaan se on kollektiivista työtä, joka edellyttää yhteistyötä ja tiedon jakamista toimialojen, arvoketjujen ja teknologian tarjoajien kesken. Avoin yhteistyö onnistuneiden strategioiden, kohdattujen haasteiden ja saatujen kokemusten ympärillä voi nopeuttaa edistymistä ja inspiroida innovaatioita koko sektorilla.

Lisäksi yhteistyö toimittajien ja asiakkaiden kanssa kestävien käytäntöjen edistämiseksi ja päästöjen vähentämiseksi koko arvoketjussa on ratkaisevan tärkeää kokonaisvaltaisen hiilidioksidin vähentämisen saavuttamiseksi. Alan toimijoiden tulisi myös hyödyntää automaatioon, mittalaitteisin, data-analytiikkaan, uusiutuvaan energiaan ja prosessien optimointiin erikoistuneiden teknologiayritysten asiantuntemusta ja innovatiivisia ratkaisuja nopeuttaakseen hiilidioksidipäästöjen vähentämisen strategista toteutusta.

Endress+Hauserin kaltaisilla yrityksillä on keskeinen rooli tässä muutoksessa, sillä ne tarjoavat nykyaikaisia ​​mittalaiteteknologioita, laitosten liitettävyysratkaisuja, tietopohjaisia ​​näkemyksiä ja syvällistä teollisten prosessien ymmärtämistä auttaakseen yrityksiä optimoimaan toimintaansa, vähentämään ympäristövaikutuksiaan ja saavuttamaan kunnianhimoisia kestävän kehityksen tavoitteita.

Maailmantalouden, erityisesti prosessiteollisuuden, hiilidioksidipäästöttömyystavoite on mittava, mutta se on saavutettavissa oleva ja sillä on merkittäviä sekä pysyviä myönteisiä vaikutuksia. Vaikka täydellinen ja välitön hiilidioksidipäästöjen poistaminen on epärealistista tietyissä prosesseissa, sitoutuminen jatkuvaan parantamiseen, innovaatioiden omaksumiseen ja yhteistyön edistämiseen tasoittaa tietä puhtaammalle ja kestävämmälle tulevaisuudelle.

Tie nollapäästöihin perustuu monitahoiseen lähestymistapaan: prosessijätteen minimoiminen, puhtaiden polttoaineiden käyttöönotto, uusiutuviin energialähteisiin siirtyminen ja kiertotalouden käytäntöjen omaksuminen jätteen syntymisen vähentämiseksi. Omaksumalla nämä neljä kulmakiveä – ja hyödyntämällä teknologian, kollektiivisen toiminnan ja jatkuvan oppimisen voimaa – prosessiteollisuus voi ohjata hiilidioksidipäästöjen vähenemisen kohti päästöttömyyttä ja varmistaa kestävämmän ympäristön tuleville sukupolville.