Stevigere aanpak van industriële emissies met technologieën voor CO2-reductie en koolstofafvang
09 Aug 2021
Om aan de doelen ten aanzien van de opwarming van de aarde te voldoen, moet de industrie de uitstoot van broeikasgassen verder terugdringen. In sectoren met hoge CO2-uitstoot hebben GEA's oplossingen een belangrijke impact. Klanten worden geholpen om hun schadelijke emissies te verlagen, energie-efficiëntie te verbeteren en zich een pad te banen naar koolstofneutrale productie.
Elektriciteitscentrales die op fossiele brandstoffen werken en de vuilverbrandings-, staal-, aluminium-, glas- meststoffen- en cementindustrie hebben helaas één ding gemeen: het zijn allemaal industrieën met hoge CO2-emissies.
Koolstofdioxide (CO2), een van meerdere broeikasgassen, absorbeert infrarood straling (netto hitte-energie) die afkomstig is van het aardoppervlak en straalt deze terug, waardoor het bijdraagt aan het broeikaseffect. Terwijl CO2, methaan en waterdamp de meest voorkomende broeikasgassen zijn, vangen ook ozon op oppervlakteniveau, stikstofoxiden en gefluoreerde gassen infraroodstraling af. Nadat ze zijn vrijgekomen, kunnen broeikasgassen honderden of zelfs duizenden jaren in de atmosfeer blijven.
Om aan de doelen van het Klimaatakkoord van Parijs te voldoen, moet de globale temperatuurstijging beperkt blijven tot 1,5 graad Celsius boven het pre-industriële niveau, om een verdere catastrofale erosie van het natuurlijke ecosysteem van de wereld te voorkomen. Lukt dit niet, dan wordt de productie van voedingsmiddelen en het leven in het algemeen op onze planeet steeds sterker bedreigd.
We zijn collectief verantwoordelijk voor het aanpakken van de klimaatverandering. We moeten het tempo verhogen en de omvang van onze maatregelen vergroten, en de komende tien jaar al het mogelijke doen om klimaatverandering tegen te gaan.”- Verenigde Naties, Jaarverslag klimaatverandering 2019
- Verenigde Naties, Jaarverslag klimaatverandering 2019
GEA draagt met verschillende oplossingen bij aan CO2-reductie en de ondersteuning van een circulaire koolstofeconomie
Om wereldwijd antwoord te geven op de behoefte aan lagere emissies, heeft GEA een speciaal team samengesteld om de ontwikkeling in CO2-reductie in industrieën met hoge emissies te stimuleren, met bijzondere focus op:
- verhoging van de energie-efficiëntie van productie en emissiebeheersingsprocessen
- oplossingen die het afvangen, de opslag en het gebruik van koolstof faciliteren
Als gevestigd mondiaal toonaangevend bedrijf in de ontwikkeling, het ontwerp en de installatie van emissiebeheersingssystemen en technologieën voor klanten in essentiële procesindustrieën, kan GEA bogen op meer dan een eeuw ervaring. Deze diverse portfolio omvat:
- gasreinigingstechnologieën voor de ijzer- en staalindustrie, niet-ijzerhoudende metallurgie, glas-, cement- en chemische industrieën
- gasreinigingsoplossingen voor fluid catalytic cracking-installaties in raffinaderijen
- natte, halfdroge en droge scrubbers voor uiterst efficiënte reiniging van uitlaatgassen
Verhoging van de energie-efficiëntie van productie- en emissiebeheersingsprocessen
Het gebruik van overtollige hitte uit industriële processen als de glas- en cementproductie is dringend noodzakelijk om globale klimaatveranderingsdoelen te behalen. Dit vereist de integratie van een terugwinningseenheid van afvalwarmte (WHRU). Dit is een veel duurzamer alternatief dan het eenvoudig vrijlaten van hitte in de atmosfeer of afkoeling van gassen door er water in te injecteren. Laatstgenoemde methode bijvoorbeeld houdt in dat waardevolle thermische energie verloren gaat, of beschikbaar is op een veel lagere temperatuur dan wenselijk zou zijn.
Deze teruggewonnen warmte kan worden gebruikt in een luchtbehandelingsproces of om stroom te genereren. Ook kan het worden gebruikt om perslucht te produceren die nodig is in het productieproces of kan worden afgeleid naar stadsverwarmingsnetwerken of andere droogprocessen.
Cementproducent Heidelberger Cement, klant bij GEA, neemt binnenkort een WHRU in bedrijf. Het systeem voert de proceswarmte die ontstaat bij de klinkerkoeling naar een droger, om jaarlijks pakweg 70.000 ton ontwaterd rioolslib uit regionale behandelingsinstallatie terug te brengen tot 90 procent droge vaste stof. Met een verwarmingswaarde van 11 tot 13 megajoules per kilogram worden de vaste stoffen op locatie gehouden en gebruikt als groene energie voor de installatie, in plaats van een aanzienlijke hoeveelheid fossiele brandstof. Deze oplossing maakt deel uit deel van de doelstelling van het bedrijf om de CO2-emissies uiterlijk in 2025 met 30 procent te verlagen en in 2050 CO2-neutraal beton te produceren.
In 2012 ondersteunde GEA de Duits/Oostenrijkse fabrikant Rohrdorf Zement met 's werelds eerste nageschakelde denitrificatiesysteem voor cementproductie. De installatie omvat een terugwinningseenheid van afvalwarmte (WHRU) van GEA en een transfercircuit om de warmte ter plaatse te kunnen hergebruiken.
Glasfabrikant Saint Gobain in Pisa (Italië) gebruikt een WHRU van GEA en een elektriciteitscentrale met organische rankinecyclus (ORC) om thermische energie uit hun ovens te benutten. Op de locatie wordt deze energie gebruikt:
- door het verwarmingssysteem, om de gebouwen te verwarmen
- omgezet in elektriciteit, om het interne net van de installatie te voeden
- omgezet in perslucht, om verschillende pneumatische machines aan te drijven
Hierdoor bespaart het bedrijf jaarlijks ongeveer 5000 ton CO2 en bijna een miljoen USD in elektriciteitskosten voor deze locatie.
Een ORC-installatie is een goede optie om CO2-emissies sterk terug te dringen, met name in installaties waar fluctuerende thermische energie naar de ORC wordt gevoerd. Hiertoe behoren glastoepassingen en klinkerkoeling in cementinstallaties. Daarnaast genereert een ORC-installatie geen verdere CO2-emissies.
Gemakkelijkere afvang, opslag en gebruik van koolstof
Technologieën voor koolstofafvang, -opslag en gebruik (CCS/CCU) worden ingezet op plaatsen waar in fabrieken en elektriciteitscentrales op fossiele brandstof CO2 ontstaat. In sommige industrieën gaan energiegerelateerde CO2-emissies gepaard met procesgerelateerde emissies, die afkomstig zijn van de conversie van het uitgangsmateriaal zelf (bv. CaCO3 → CaO in de cementindustrie) en daarom niet kunnen worden vermeden door de energiebehoefte van het proces te reduceren of door over te stappen op alternatieve brandstoffen. CO2 afvangen voordat het vrijkomt in de atmosfeer en het daarna benutten of opslaan, is een haalbare optie en essentieel voor het minimaliseren van het broeikaseffect.
GEA's emissiebeheersingstechnologieën voldoen aan alle nodige voorwaarden voor de transitie naar reiniging van CO2, een proces dat nodig is om koolstofdioxide van uitlaatgas te scheiden. Voordat dit mogelijk is moet het gas echter worden gereinigd. Om efficiënte prestaties van het CO2-scheidingssysteem (bv. door aminereiniging) en een lange levensduur van het absorptiemedium zeker te stellen, hebben CO2-scheidingsinstallaties ultraschone rookgassen nodig.
De eerste stap is de voorbehandeling en zuivering van fijne deeltjes. GEA biedt verschillende oplossingen voor de verwijdering van verontreinigingen, waaronder zwavel- en stikstofoxiden. Als het afvalgas eenmaal schoon is, kan het scheiden van CO2 beginnen. Om te waarborgen dat het proces de productie niet belemmert, adviseert GEA nageschakelde CO2-scheidingsprocessen.
Gezien het belang van stabiele, voorspelbare en flexibele mogelijkheden om afgevangen CO2 te gebruiken, wordt producenten geadviseerd om deze mogelijkheden te kiezen voordat ze een scheidingsproces en -installatie kiezen. GEA biedt kleine en middelgrote CO2-scheidingsinstallaties voor maximale flexibiliteit, waarmee klanten CO2 van verschillende zuiverheidsgraden kunnen produceren en verschillende producten kunnen maken via dezelfde scheidingseenheid; dit zijn onder meer carbonaten, amines, en in de toekomst ook ammoniak.
De CO2 die opgevangen wordt tijdens industriële processen – of uit de atmosfeer is gewonnen – kan worden gebruikt in plaats van koolstof uit fossiele bronnen. Afgevangen CO2 wordt al voor vele toepassingen en industrieën gebruikt, waaronder:
- enhanced oil and gas recovery (EGR) (CO2 wordt in uitgeputte reservoirs geïnjecteerd om meer olie/gas te kunnen winnen)
- productie van koolzuurhoudende dranken
- harden van beton
- grondstof voor chemische productie van kunststoffen en e-brandstoffen (bv. methanol)
- het kweken van algen voor commercieel visvoer
Globale uitdagingen vragen om een ervaren partner
Bij een partnerschap met GEA hebben klanten een wereldwijde leider aan hun zijde, met tientallen jaren ervaring in emissiereductietechnologieën. Met de diepgaande industriële kennis en het wetenschappelijk begrip van gaseigenschappen die GEA heeft, is ons bedrijf in staat om emissiebesturingssystemen met een langere levensduur te ontwerpen. Onze oplossingen voor de terugwinning van afvalwarmte en zuivering van fijne deeltjes voor gasstromen, waaronder thermische scheiding, worden wereldwijd door klanten benut om aan de wettelijke emissie-eisen te voldoen, en deze steeds vaker te overtreffen, met het laagst mogelijke energieverbruik.
Het oplossen van onze klimaatproblemen moet beginnen met het accepteren van de noodzaak en de urgentie. Beleidsmakers en alle betrokken partijen moeten vervolgens de moed en de wil hebben om mee te werken – door de juiste oplossingen toe te passen bij individuele veroorzakers.”- Felix Ortloff, Head of Scrubber Systems, GEA
- Felix Ortloff, Head of Scrubber Systems, GEA
CO2-emissies hebben een prijs
Met “carbon pricing” worden de initiatieven bedoeld die een expliciete prijs vaststellen voor broeikasgasemissies - uitgedrukt in een waarde van ton CO2-equivalent (tCO2e). Het idee achter het opleggen van een prijs voor CO2-emissies is dat dit een gedragsverandering zou triggeren die resulteert in minder emissies. De huidige prijs van CO2 is de som van diverse marktgebaseerde instrumenten (bv. de specifieke energiebelasting, CO2-belasting en prijs van emissierechten). De CO2-belasting, een prijsgebaseerd instrument, is in sommige landen laag. In andere landen, zoals Zweden, is deze prijs veel hoger (US$ 126 per ton). De prijs van emissierechten is een volumegebaseerd instrument en bepaalt de kosten bij deelname aan een handelssysteem in emissierechten (ETS).
Omdat industrieën manieren zoeken om over te gaan op hernieuwbare energiebronnen, blijft investering in CO2-reductie en recyclingtechnologieën cruciaal. De voornaamste voordelen zijn:
- Geringere uitstoot van broeikasgassen
- Lagere CO2-belasting
- Bron van inkomsten uit de verkoop van CO2- en op CO2-gebaseerde producten
- Lagere energiekosten en brandstofbelasting door terugwinning van afvalwarmte
