小さなステップ、大きな貢献
これは、「地球にやさしい小さな健康ドリンク工場」の物語で、ビジネスが成功すれば人や地球も生き生きと活動するのに役に立つことを示しています。かつて、製造業者には、2022年春までに持続可能なネットゼロ操業を実現するという大きな夢がありました。ブレンダーと名付けられたその工場は、クライアントであるinnocent社の新しいジュースとスムージーの生産工場です。地球上で最も素晴らしいスムージーがブレンドされるだけでなく、GEAの独自のプロセス、加熱、および冷凍の専門家などの優秀な人が集まって優秀なチームを作る場所でもあります。
オランダのロッテルダム港にある新しいジュース生産施設を「地球にやさしい小さな健康ドリンク工場」を呼ぶのは、大胆な野心に背を向けずに、大きな枠組みの中でその地位を控えめに固める率直なスタイルにすぎないかもしれません。実際、工場ではヨーロッパ大陸とイギリス向けに冷蔵ジュースとスムージーを年間最大3億リットル製造しています。またこの工場は、他の企業が学び模範とするような、その経歴を超える輝かしい例としての重要性は言うまでもありません。innocentは、節約する水の一滴一滴、除去する二酸化炭素の1トン1トン、節約するエネルギーの1キロワット1キロワット、削減する廃棄物の1キロ1キロが驚くべき貢献になることを理解しているためです。
The true art of engineering
GEAの専門家は、innocentの大きな夢をずっと後押し、それらが実現するようできるだけの努力を惜しみません。innocentの設計チームとジョイントプロジェクトでは、効率的で信頼性の高いプロセス設計が工場フロアの機械および部品の合計よりも優れたものであることが示されました。エンジニアリングの真の芸術はその背後にあり、理想的にはその前にあるものだからです。そして、この専門知識こそが、製造を真に持続可能なものにするためのプロセスを確実に構成させるのです。
顧客がプロセスの非常に早い段階でGEAを導入するためにより細かい部分についての設計図を再検討することは、そう頻繁にあることではありません。幸い、innocentのブレンダーのプロジェクトではまさにこれを行うことができました。ドリンクの製造メーカーのカーボンニュートラルを達成するという夢の実現において、小さなドリンクが大きな役割を果たすことができるということを意味します。そのため、各ボトルの製造中に放出された温室効果ガスの量は、徹底的に回収されました。
“工場設計のテーブルに地球の席を”
このプロジェクトでは、多くの人が自由な議論に参加し、さまざまな視点をぶつけ合い、計画を修正し、お互いに激励し合うことで新しい解決策を見つけていきます。「工場を設計する際に地球に席を譲りたいと考えています」このように、innocentのAndy Joynson氏は話します。innocentではチーフブレンダーと呼ばれる元工場長である彼は、この壮大なプロジェクトの責任者です。部下とともに、全ての計画ステップがグリーンなものであることを確認してきました。二酸化炭素排出量および水の消費量を削減し、廃棄物を資源として扱う唯一のソリューションが成功したのです。
YingとYang
エネルギーカスケードを解決する鍵は、どのようにしてすべての多面的な詳細が全体像を作るのか、あるいはどのようにミクロからマクロの視点にズームアウトするのかを理解することです。プロジェクトのプロセスを監督しているFranz-Josef Helmsは、GEAの哲学をきわめて簡潔に説明してくれます。「後に続くすべてのステップへの影響を考慮して、詳細を掘り下げ、作戦上の各ステップを評価することに躊躇しません。すべての決定には、多次元のドミノ効果があります。innocentとそのチームを皮切りに、限界を押し上げることに挑戦し、それに対応してきました。コンセプトデザインが当社のアイデアと一緒に成長するにつれ、チームはそれに適応し、実現させてきました。」このような画期的な工場を設計するには、多くのパートナーからのかなりの経験とスキルが必要です。しかし、GEAがいたおかげで、innocentにはそのような課題に挑み続けるパートナーを獲得することができたのです。
「最新テクノロジーを使うことで、持続可能性の観点から可能な限り最先端を行く工場を設計することができます」
Franz-Josef Helms（フランツ・ヨーゼフ・ヘルムズ）
GEA ノンアルコール飲料エンジニアリング責任者
この方法は理にかなっています
Robert Unsworth氏は、GEAの加熱および冷凍の専門家の一人で、GEA NEXUS の総合的なエンジニアリングソリューション に焦点を当てたinnocentのプロジェクトの設計チームを締めくくりました。このアプローチにより、加熱および冷却の要件が通常の事後ではなく計画段階でプロセスに考慮されるようになりました。Unsworth氏が説明する通り、事後のアプローチは潜在能力をひどく浪費します。個々の工場のコンポーネントやプロセスステップを個別に最適化すると、効率は向上しますが、エネルギーの使用およびカーボンフットプリントの大幅に向上させるには全体像を確認する必要があります。
“プロセスのスキルと加熱や冷却の専門知識を組み合わせることで、どこかで0.5パーセント以上の改善を実現させることができるのです。特定のコンポーネントの交換やパラメータの調整などの個々の対策では、実際の結果は得られません」とUnsworth氏は述べています。
「NEXUSにより、CO₂ と NOₓ の排出量を最大90％削減しながら、エネルギー消費と操業コストを30％以上削減できます。施設がグリーン電力を使用している場合は、カーボンニュートラルを達成することも可能になります。それこそがまさにinnocentがたどっている道です。」
ロバート・アンスワース
GEAの加熱・冷却技術部門グローバル持続可能性技術部長
では、ブレンダーが再生可能エネルギーで稼働するカーボンニュートラルな施設として確実に機能させるために、GEAとinnocentの作業グループは正確にどのような手段を講じているのでしょうか。計画の過程では、エネルギー消費量の削減、エネルギーのリサイクルと再利用、そして自家発電を行うための4つのサブタスクが浮上しました。4幕構成のエネルギーストーリーとも言えます。
第1章：エネルギー消費量の削減
食品や飲料加工施設になくてはならないものが加熱です。調理、殺菌、保存に必要不可欠です。その反対には冷却があり、熱処理製品の温度を下げることで、味、栄養、およびビタミン含有量に加え、舌触りを維持します。熱はエネルギーであるため、プロセスの各ステップでの加熱の必要性を評価し、それに応じて調整することが重要です。GEAの専門家と協力することで、多くのエリアでの加熱と冷却の必要性を最小限に抑えることに成功しました。結果として、工場全体のエネルギー必要量の大幅な削減につながりました。
例えば、殺菌温度を95°Cから90°Cに下げることが可能で、エネルギーのバランスが3%向上しました。これにより、ヒートポンプを取り付け、冷凍ジュースを蒸気ではなく温水で解凍することができるようになります。GEAは、2つの別々の加熱回路を使用するよう助言しました。一方は洗浄用に65°Cに設定し、もう一方は殺菌および滅菌用に90°Cに設定します。さらに、innocentは絶対に必要な量のジュースのみを冷却します。温度を低下させる必要がなければ、エネルギー効率も4%以上向上するからです。
innocentがこれらの変更に着手する前に、GEAは徹底的なテストを実施しました。「熱の要求が調整されたとしても、技術により高水準の品質を実現できることを確認することが重要でした。その答えは、確かにイエスです。例えば、ヒートポンプに合わせて低温殺菌するなどです。食品加工においては、これは大胆な偉業に変わりありません。」Helms氏はこのように述べています。これらの小さな調整で、見通し全体が変わります。
第2章：エネルギーの再利用
このストーリーの第2章では、GEAは、熱の損失を最小限に抑えるためにプロセスのある特定のポイントで使用されたエネルギーをどのようにリサイクルすることができるのかを特定しました。innocentは、表面性が大きい熱交換器と一緒によりエネルギー効率の高い低温殺菌装置を使用します。もう一つの実用的なソリューションは、エアコンプレッサーからの廃熱で洗浄用の水を加熱することです。GEAは、グリーンエネルギーが供給される電動蒸気発生装置を使用できる範囲で、蒸気の量を最小限に抑える必要がありました。「従来から、飲料製造の媒体としてすべての熱は蒸気を使用して100°C 以上で供給されます。しかし、それに疑問を感じました。現在、蒸気を必要とするのは滅菌だけで、それは熱のほんの一部にすぎません。」このようにUnsworth氏は述べています。
「熱交換器の原理を最大限に活用することで、再利用を大幅に促進させ、未使用の蒸気に浪費される膨大な量のエネルギーを制限しました」
Andy Joynson
Innocent 元チーフブレンダー
第3章：エネルギーのアップサイクル
家庭ごみを再利用、転用してアップサイクリングすることについて、私たちの誰もが理解しています。しかし、エネルギーとはどのような関係があるのでしょうか？ソリューションはヒートポンプです。innocentのエネルギー最適化ストーリーの第3章のヒーローです。ヒートポンプを使用することで、ジュースの生産に使用されるエネルギー、特に冷却システムからの廃熱は、閉ループで再循環させることができます。innocent向けのGEAの設計では、ヒートポンプは65°Cと90°Cの温度回路の間の連結部に置かれます。100°C以上の温度が要求される加熱プロセスでは、電気ボイラーが温度を上昇させます。ヒートポンプ同様、ボイラーも稼働にはエネルギーが必要です。
設計プロセスで終わるおとぎ話のように聞こえるものは、魔法とは何の関係もありません。これらは、プロセスのステップとパラメータを明らかにするだけでなく、新しくより良いものに関して互いに刺激し合うことの見返りです。GEAとinnocentは、どちらも伝統的な方法に疑問を持つことで恩恵を受けました。innocentが気候中立的な工場を求めていますが、工業生産のエネルギーの要求について過大評価していません。
第4章：独立したグリーンエネルギー生産
これで、工場の北と南にあるソーラーパネルと大型風力タービンを使用して独自のエネルギーを生成するという第4章とinnocentの決定につながります。この会社はローカルのユーティリティ供給を侵害したり、グリッド容量を消費したりしないことが重要であると感じました。その代わり、労働力は生産に必要なすべてを作り出すので、ブレンダーは自給自足が可能になるでしょう。
未来がどうなるかを覗き見したアンディ・ジョインソンは、工場がロッテルダム港にあるため、innocentの飲料を何キロも陸上輸送する必要がなく、それによって大量の温室効果ガスを排除することを意味すことを説明しています。オレンジジュースは陸上輸送する必要があるため、innocentは世界初ゼロエミッションの50トン電気トラックに1日でオレンジジュースを積むようにしています。
レモンを使った水の節約と既存の枠にとらわれない考え方
二酸化炭素排出量の削減には、責任が伴います。ブレンダーが本当に持続可能なものになるように確実に設計するため、GEAはそのミクロ-マクロアプローチをジュース生産における水の消費および廃棄物の生成に適用しています。このプロセスのすべてのステップを検証したFranz-Josef Helms氏によると、「必要な洗浄表面積を最小限に抑えるだけでなく、Fluidorの先駆的な技術を活用して、水の代わりに空気竜巻でパイプを洗浄する変わったCIPシステムを使用して、消費量を最大に抑えました。Fluivacシステムを採用することで、innocentがプロセス配管からジュースの98％を回収できるようになります。」
持続可能性の考え方の一例では、Helms氏は「pH値が低い方が細菌の繁殖を防止するため、天然のシール洗浄液として水ではなくレモンジュースの使用」を強調します。コンデンサを設置したことでinnocentは当初の設計段階で推定された量よりも水の消費量が45%減少しました。GEAは、FluivacシステムをGEA CIPシステムに適合させることにより、さらに一歩前進しました。これらの組み合わせで、水の消費量が大幅に減少します。意思のある所に道は開けるのです。
より大きな変化をもたらす
Andy Joynson氏は、目を輝かせながら次のように話します。「このプランを通してずっと私たちに寄り添い、従来型の設計アプローチへの挑戦に助力してくれたのですから、GEAには脱帽です。全ての細かな細部が大きな成功をもたらします。」
