Kako dekarbonizirati industriju postojećom tehnologijom

Industrijski sektor, koji uključuje željezo i čelik, kemikalije, cement te hranu i piće, emitira oko četvrtinu globalnih emisija stakleničkih plinova koji zagrijavaju planet i rezultiraju klimatskim promjenama i ekstremnim vremenskim uvjetima. 

Nova studija, koju je provelo britansko Sveučilište u Leedsu, otkriva da je dekarbonizacija sektora tehnički moguća kombinacijom tehnologija "visoke i niske zrelosti", onih koje su isprobane i testirane, zajedno s nadolazećom tehnologijom koja još nije spremna za upotrebu u industriji. 

Ovo novo istraživanje, objavljeno u časopisu Joule, razmatra konkretne načine na koje bi se u industriji mogla provesti dekarbonizacija. Utvrđeno je da postojeće tehnologije koje uključuju hvatanje i skladištenje ugljika, ili prebacivanje goriva na vodik ili biomasu mogu u prosjeku uštedjeti gotovo 85% emisija u većini industrijskih sektora.

Industrijski proizvodi poput čelika, kemikalija i cementa naširoko se koriste u cijelom globalnom gospodarstvu. Potražnja za tim materijalima i njihova proizvodnja značajno su porasli tijekom posljednjih desetljeća, što je dovelo do velike potrošnje energije i emisija stakleničkih plinova.

Iz studije izvlačimo nekoliko stvari koje bi se mogle učiniti za dekarbonizaciju industrije:

Željezo i čelik

Većina procesa proizvodnje željeza i čelika uključuje visoke peći na fosilna goriva, uključujući koks, što rezultira emisijom od oko dvije tone CO2 za svaku tonu proizvedenog čelika.

Možete zamijeniti koks zelenim vodikom i upotrijebiti isti vodik za napajanje elektrolučne peći za proizvodnju zelenog čelika. Već postoje pogoni zelenog čelika od kojih jedan opskrbljuje čelikom Volvo.

Kemijska industrija

Kemijska industrija pomalo je nezgodna, budući da je uključeno toliko mnogo različitih proizvoda, procesa, inputa i reakcija. Ali postoje neki procesi s visokim emisijama, kao što je sinteza amonijaka, za koje postoje dokazane zelene alternative.

U proizvodnji metanola i vodika, za što se koristi piroliza ugljika, elektrolizatori mogu u potpunosti eliminirati emisije ugljika po cijenu ogromne količine električne energije, što predstavlja skok od 743% u potrošnji energije u odnosu na trenutne metode. Ovdje će učinkovitost u dekarbonizaciji biti manja, jer će smanjenje emisija dovesti do povećanja potrošnje energije.

Cement i vapno

Većina emisija ugljika iz cementa i vapna su "procesne emisije" koje se čine neizbježnima ako želimo nastaviti koristiti ove spojeve. To znači da će velik dio potencijala za smanjenje emisija ovog sektora također podići cijenu energije između 62 i 166%. 

S druge strane, pretvaranje peći za vapno i cement za rad na vodik, biomasu ili električnu energiju moglo bi smanjiti do 40% ukupnih emisija u sektoru bez većeg utjecaja na energetske potrebe.

Proizvodnja aluminija

Većina emisija u proizvodnji aluminija u ovom trenutku, oko dvije trećine, dolazi od električne energije koja se koristi za pokretanje procesa elektrolize, što znači da je potrebno koristiti zdrave ili obnovljive izvore energije, a smanjenje potrošnje energije za 20% se može postići korištenjem inertnih anoda umjesto ugljičnih u elektrolizerima.

Preostalih 13-16% emisija može se eliminirati prelaskom na električne ili vodikove kotlove i kalcinatore u procesu rafiniranja aluminijevog oksida, iako je njima još uvijek potreban značajan razvoj.

Celuloza i papir

U celulozi i papiru nema procesnih emisija s kojima se treba nositi, dekarbonizacija sustava kombinirane topline i električne energije (CHP) i kotlova je ono što je potrebno, kao i niz mjera učinkovitosti za smanjenje ukupne potrošnje energije. Studija također ističe neke različite pristupe sušenju papira, koji su u različitim fazama razvoja.

Staklo

Toplina iz peći najveći je izvor emisija kada je u pitanju proizvodnja stakla. Jednostavnim prelaskom na električnu peć ili peć na biogorivo smanjuje se oko 80% ukupnih emisija, a u slučaju električne peći zapravo smanjujete potrošnju energije za 15-25% u usporedbi s tradicionalnim metodama.

Osim toga, korištenje kalciniranih ulaznih materijala nudi potencijalno dodatnih 5% potencijala smanjenja emisija bez značajnog povećanja troškova materijala ili energije.

Hrana i piće

Iako je ovo, poput kemijske proizvodnje, prilično raznolik segment, većina uključenih emisija dolazi od upotrebe pare u procesima grijanja i sušenja te od izravnog izgaranja fosilnih goriva. Postoje razni električni, biogorivni, vodikovi, mikrovalni, ultrazvučni, koncentrirani solarni, geotermalni i UV procesi koji bi se mogli koristiti.

Autori studije navode kako je dekarbonizacija industrije doista moguća postojećim tehnologijama, no postoje velike prepreke. Za početak, možete elektrificirati stvari koje god želite, ali dok ne dekarbonizirate električnu mrežu niste ništa postigli.

Izazov prelaska na čiste, obnovljive energetske mreže u cijelom svijetu samo je pogoršan činjenicom da sve što elektrificirate zahtijeva više energije. Energetske tvrtke moraju proizvesti mnogo više energije iz obnovljivih izvora, a isto tako procesi koji zahtijevaju vodik zahtijevat će enormno povećanje proizvodnje zelenog vodika u cijelom svijetu, što će zahtijevati još više čiste energije, kao i infrastrukturu i logistiku potrebnu za njeno premještanje i sigurno skladištenje. 

Jasno je da će nas dekarbonizacija industrije puno koštati, no ako se ti dodatni troškovi prebace na potrošače kroz povećanje cijena, to će stvar olakšati, mada su sva poskupljenja nepopularna i mnogi ljudi će reći da će radije nastaviti uništavati planet nego da izbace koji eurocent iz svojeg novčanika.

Ukratko rečeno, čista energija bi mogla predstavljati veliki izazov u ovom trenutku, no ako se okrenemo čim više razvoju sustava za solarnu energiju i vjetar, koji su već konkurentni u pogledu troškova, geotermalnoj energiji i naprednoj modularnoj nuklearnoj energiji, dekarboniozacija industrije se čini mogućom.

Kao što svi dobro znamo, nećemo previše toga dobrog učiniti kupnjom električnog auta, ukoliko ga punimo strujom koja dolazi od elektrana na fosilna goriva, pa to isto vrijedi i za industriju.

Znanstvenici vjeruju da se sve to može prebroditi dobrim politikama vlada i suradnjom između sektora industrije i elektroopskrbe, mada će to u početku biti teško i skupo, no ne i nemoguće kako neki smatraju, jer boljih alternativa za sada nemamo.