Utfasning av fossila bränslen i processindustrin
Genom att omfatta innovativ teknik optimerar industrin sin energianvändning, minskar avfallet och kommer närmare nollutsläpp
Kortfattat
- Processindustrin har stora möjligheter att minska sitt klimatavtryck genom åtskilliga metoder för att utfasa fossila bränslen.
- Viktiga industrier inom kemi, stål, olja och gas, gruvdrift, energiutvinning och livsmedelsproduktion står inför svåra utmaningar i arbetet med att fasa ut fossila bränslen, eftersom kärnverksamheten avger stora mängder växthusgaser.
- Den höga efterfrågan på energi från utsläppsintensiva processer skapar dubbla utmaningar för industrin, där minskning av utsläpp berör såväl tillverkningsprocessen som de fossila bränslen som driver dem.
- Processindustrin kan uppnå nollutsläpp genom att minska spillet, använda rena bränslen, växla till förnybara energikällor och minimera svinnet genom cirkulära ekonomiska metoder.
- Utfasningen av fossila bränslen i processindustrin kräver stegvis strategi för ständigt lärande, innovation, hanterbara investeringar och för kraftsamling i riktning mot nollutsläpp
- Samverkan med industriella aktörer är nödvändig för att främja hållbar praxis och minskade utsläpp i hela värdekedjan.
Uppmaning till handling
Klimatförändringarna, som drivs fram av växthusgasutsläpp, är en brådskande global angelägenhet som kräver ett omedelbart och beslutsamt agerande för att fasa ut fossila bränslen i alla affärsverksamheter. Dessa ansträngningar är avgörande för att minska koldioxidutsläppen, och även om vissa industrier är mer koldioxidintensiva än andra har samtliga processindustrier potential till att drastiskt mildra klimatförändringarna.
Bland möjligheterna och metoderna finns utsläppsminskningar, infångning av koldioxid, optimering av processeffektiviteten och växling till alternativa bränslekällor och tillverkningsmetoder. Alla dessa metoder syftar till att fasa ut fossila bränslen, eller till att minska den miljömässiga påverkan av koldioxid genom att minska utsläppen i atmosfären. Den här artikeln utforskar de komplexa problemen med att fasa ut fossila bränslen inom processindustrin, undersöker praktiska strategier samt den avgörande roll som samarbete och teknik spelar i jakten på en framtid med nollutsläpp.
Anta utmaningarna i de mest koldioxidintensiva processerna
Många industrier står inför unika utmaningar i jakten på utfasning av fossila bränslen eftersom deras processer är koldioxidintensiva till sin natur. Dessa inkluderar:
- Kemi- och oljeraffinering: Raffineringsprocesserna, speciellt framställningen av väte genom ångreformering av metan (SMR), är en stor källa till koldioxidutsläpp. Detta väte är avgörande för åtskilliga processer, inklusive vätebehandling som avlägsnar svavel och andra orenheter från raffinerade produkter. Samma process används även i framställning av ammoniak som används i tillverkningen av gödningsmedel och i andra viktiga tillverkningsprocesser.
- Cement och kalktillverkning: Tillverkningen av cement och kalk inbegriper kalcinering – en högtemperaturprocess som avger koldioxid som biprodukt. Den utbredda användningen av fossila bränslen i processerna, som kol och petroleumkoks, förvärrar klimatavtrycken.
- Järn- och ståltillverkning: Förvandlingen av järnmalm till järn och stål är starkt beroende av masugnar och vanliga ugnar som drivs av syrgas och avger stora mängder koldioxid. Utsläppen förvärras ytterligare genom att de efterföljande processerna som gjutning, varmvalsning och annan formning är ytterst energikrävande.
- Livsmedel och dryck: Från jordbruk och anskaffning av råvaror till bearbetning, förpackning och distribution är livsmedel- och dryckesindustrin starkt beroende av fossila bränslen, vilket bidrar till dess övergripande klimatavtryck.
Dessa industrier, som är basala i ett modernt samhälle, står för en stor del av de globala utsläppen av växthusgaser. Enbart i USA står de för 75 % av det totala koldioxidutsläppet för samtliga industrier.
©Endress+Hauser
Insyn
Kemi- och oljeindustrin, cement- och kalkindustrin, järn- och stålindustrin, samt livsmedels- och dryckesindustrin står tillsammans för över 75 % av de totala industriella koldioxidutsläppen.
Källa: ourworldindata.org
Att komma till rätta med dessa utsläpp är inte endast en miljömässig nödvändighet, utan även avgörande för att företagen ska uppfylla sina åtaganden inom miljöskydd, socialt ansvar och bolagsstyrning (ESG), samt för att säkra långsiktig ekonomisk hållbarhet.
Navigera i de sammanflätade utmaningarna inom energiintensitet och processutsläpp
Något som komplicerar det hela ytterligare är att många av de koldioxidintensiva processerna också är synnerligen energiintensiva. Det skapar en dubbel utmaning: utsläppen från processerna i sig ska minskas, samtidigt som de fossila energikällorna som driver dem ska fasas ut och ersättas med fossilfria energikällor.
Raffinaderier kräver till exempel enorma mängder energi till processer som hydrokrackning, atmosfärisk destillation och katalytisk krackning. Beroendet av fossila bränslen för dessa energibehov förstärker ytterligare klimatavtrycket.
©Light&Magic - shutterstock.com
Tillverkning av cement och kalk är beroende av roterugnar till en process som heter kalcinering, där kalksten och andra mineraler hettas upp till höga temperaturer. Detta avger betydande mängder koldioxid, och anläggningens ålder spelar en väsentlig roll för effektiviteten. Äldre anläggningar saknar oftast avancerade förvärmningssystem, vilket ger lägre värmeåtervinning och en genomgående lägre energi- och processeffektivitet.
©Endress+Hauser
Järn, stål och andra metaller har produktionsprocesser som också kräver enorma energimängder för uppvärmning, smältning och utformning, som ofta är beroende av fossila bränslen som naturgas och kol. För att ta sig an dessa sammanflätade utmaningar på ett effektivt sätt måste processindustrin anta en omfattande utfasningsstrategi som vilar på fyra hörnstenar, där varje hörnsten omfattar olika punkter att fokusera på för att uppnå nollutsläpp.
Fyra hörnstenar för en robust utfasningsstrategi
Strategi
-
Minska utsläppen
Första hörnstenen fokuserar på att minimera eller eliminera avfallsprodukter som är en direkt följd av koldioxidprocesser. Detta kräver oftast driftsmässiga paradigmskiften som bygger på innovativ teknik. Processoptimering omfattar vanligen finjustering av befintlig drift för att minimera energiförbrukning och avfallsgenerering. Detta kan uppnås genom avancerade processtyrsystem, dataanalyser och införande av bästa praxis för utnyttjande av resurser. De data som krävs för införandet kommer från instrumentering som i vissa fall redan är befintlig och i andra fall behöver anskaffas. Utforskning och införande av alternativ teknik som är mindre koldioxidintensiv till sin natur är också avgörande. Detta kan innebära att man växlar till förnybara elkraftskällor där så är möjligt, utnyttjar effektivare utrustning och inför teknik för infångning och lagring av koldioxid (CCUS) för utsläpp som är oundvikliga. En av de främsta målsättningarna för CCUS är att förhindra koldioxidutsläppen genom att fånga in och lagra dem. I vissa fall kan processerna behöva konstrueras om på ett grundläggande sätt för att minska utsläppen väsentligt. Detta kan innefatta att man går över till helt nya produktionsmetoder och utnyttjar olika råvaror, eller utforskar alternativa kemikalier som minimerar eller eliminerar alstrandet av koldioxid.
-
Använda rena bränslen
Den andra hörnstenen fokuserar på att gå över från fossila bränslen till renare alternativ, som väte, för att producera energi och bidra till att fasa ut fossila bränslen från processindustrierna. Grönt väte produceras genom elektrolys med hjälp av förnybara energikällor och tillhandahåller en fullständigt koldioxidfri bränslekälla. Det har enorm potential för åtskilliga applikationer inom processindustrin, däribland som ersättare till naturgas i högtemperaturprocesser, och fungerar som insatsvara vid tillverkning av koldioxidsnåla kemikalier och drivmedel. Biobränsle utvinns från förnybara källor som jordbruksavfall, trä- och skogsavfall och annat organiskt material, och är ett hållbarare alternativ till fossila bränslen. Även om förbränningen avger koldioxid betraktas drivmedlet som koldioxidneutralt eftersom råvaran absorberat koldioxiden under tiden som den växte till sig.
-
Fasa ut fossila bränslen från energianvändningen
Tredje hörnstenen betonar övergången till renare energikällor på alla nivåer i energianvändningen, från kraftförsörjning av maskiner och utrustning till uppvärmning av åtskilliga processer. Att göra förnybara energikällor som solenergi, vindkraft, vattenkraft och jordvärme till en integrerad del av energimixen är avgörande. Det kan handla om solfångarparker eller vindturbiner som genererar förnybar energi på plats, anskaffning av förnybar energi från kommunal teknisk försörjning, och deltagande i uppköp av förnybar energi. Elektrifiering – att ersätta processer baserade på traditionella fossila bränslen med elkraftdrivna alternativ – kan också minska utsläppen väsentligt. Detta är särskilt relevant för processer som uppvärmning och transporter, där elektriska alternativ håller på att bli allt hållbarare och mer kostnadseffektiva.
-
Minska avfall och produkter för cirkularitet och effektivitet
Fjärde hörnstenen understryker vikten av avfallsminimeringen genom hela produktionsprocessen för att minska såväl energianvändningen som utsläppen. Genom att införa avancerade processtyrsystem och dataanalys som drivs av data från instrumenteringen, kan ineffektivitet upptäckas och processer optimeras, så att avfallsproduktionen minimeras direkt vid källan. Dessutom kan nya användningsområden hittas för avfallsflöden, så att de blir till värdefulla produkter eller till råvaror för andra applikationer på ett sätt som bidrar till en cirkulär ekonomi och minskar biprodukternas miljöbelastning. Införandet av denna hörnsten hjälper organisationer att gå över från en linjär ”extrahera, tillverka, kassera”-modell till den cirkulära ekonomins principer, där fokus ligger på återanvändning och på att hålla kvar resurser i kretsloppet så länge som möjligt. Den här filosofin är väsentlig om man vill uppnå långsiktig hållbarhet.
©Endress+Hauser
Kraftsamling för långsiktiga framsteg med en strategi i flera faser
Resan mot att göra komplexa processindustrier koldioxidfria görs bäst genom att ta ett steg i taget och fokusera på att åstadkomma stegvisa men verkningsfulla förbättringar över tid. Detta leder till:
- Ett ständigt lärande och ständig optimering, där varje steg ger värdefulla data och insyn som kan användas för att förfina efterföljande strategier. Detta säkerställer ständiga förbättringar och optimering i utfasningen av fossila bränslen.
- Överkomliga investeringar och riskreducering, vilket möjliggör strategiska investeringar och minimerar finansiella risker som förknippas med storskalig och oprövad teknik.
- Kraftsamling och uppvisande av framsteg. Framgångar under de första faserna bygger upp inre och yttre självförtroende, vilket attraherar ytterligare investerare och ökar omställningen till en framtid med nollutsläpp.
Många företag som tar steg i riktning mot utfasning av fossila bränslen tar idag till mindre koldioxidintensiva alternativ till fossila bränslen, som t.ex. naturgas, även kända som övergångsbränslen. Grovt räknat avger naturgas hälften så mycket koldioxid som kol under förbränning, och det kan skeppas som kondenserad naturgas (LNG) till platser som saknar inhemska naturgasresurser, som en brygga till helt koldioxidfria energikällor.
Öka omställningen med samarbete och tekniska framsteg
Att göra processindustrin koldioxidfri är inget man klarar av på egen hand, det är en kollektiv ansträngning som kräver samarbete och kunskapsutbyte mellan industrier, värdekedjor och teknikleverantörer. Öppet samarbete kring strategier, utmaningar och erfarenheter snabbar på utvecklingen och inspirerar till innovationer i hela sektorn.
Insyn
Att göra processindustrin koldioxidfri är inget man klarar av på egen hand, det är en kollektiv ansträngning som kräver samarbete och kunskapsutbyte mellan industrier, värdekedjor och teknikleverantörer.
Samverkan med leverantörer och kunder för att främja hållbar praxis och minska utsläppen i hela värdekedjan är dessutom avgörande för att uppnå en omfattande utfasning av fossila bränslen. För att snabba på implementeringen av sina strategier för utfasning av fossila bränslen bör aktörer inom industrin även dra nytta av expertis och innovativa lösningar som erbjuds av specialiserade teknikföretag inom automation, instrumentering, dataanalys, förnybar energi och processoptimering.
Företag som Endress+Hauser spelar en viktig roll i denna omställning genom att tillhandahålla modern instrumenteringsteknik, anslutningslösningar för anläggningar, datadriven insyn och en djup förståelse av industriella processer som hjälper företag att optimera driften, minska miljöpåverkan och uppnå ambitiösa hållbarhetsmål.
En kollektiv ansträngning för en hållbar framtid
Utfasningen av fossila bränslen i den globala ekonomin, i synnerhet inom processindustrin, är en monumental uppgift, men det är ett uppnåeligt mål och det kommer att leda till positiva, betydande och långvariga resultat. Även om fullständig och omedelbar utfasning av fossila bränslen är orealistisk i vissa processer, kommer åtagandena om ständig förbättring, omfattande innovationer och främjande av samarbeten bana väg för en renare och hållbarare framtid.
Vägen till nollutsläpp är beroende av en multifunktionell inställning: minimering av processavfall, användning av rena bränslen, omställning till förnybara energikällor och tillämpning av cirkulära ekonomiska metoder som minskar mängden avfall. Genom att omfatta de fyra hörnstenarna – och genom att använda teknikens kraft, samarbete och ständigt lärande – kan processindustrierna leda vägen mot nollutsläppsmålet för att säkerställa en hållbarare miljö för framtida generationer.
