Maior rigidez para as emissões industriais com tecnologias de redução de CO2 e captura de carbono
09 Aug 2021
Para cumprir as metas de aquecimento global, a indústria deve reduzir ainda mais suas emissões de gases de efeito estufa. Em setores com alta emissão de CO2, as soluções da GEA estão tendo um impacto significativo, ajudando os clientes a reduzir emissões prejudiciais, melhorar sua eficiência energética e facilitar sua jornada em direção à produção sem uso de carbono.
As usinas de combustível fóssil, junto com as indústrias de transformação de resíduos em energia, aço, alumínio, vidro, fertilizantes e cimento, têm todas uma infeliz semelhança: todas são classificadas como indústrias de alta emissão de CO2.
O dióxido de carbono (CO2), um dos vários gases de efeito estufa, absorve a radiação infravermelha (energia térmica líquida) emitida da superfície da Terra e a irradia de volta, contribuindo para o efeito estufa. Embora o CO2, o metano e o vapor d'água sejam os gases de efeito estufa mais comuns, o ozônio no nível da superfície, os óxidos nitrosos e os gases fluorados também capturam a radiação infravermelha. Uma vez liberados, os GEEs podem permanecer na atmosfera por centenas - até milhares - de anos.
Para cumprir as metas estabelecidas pelo Acordo de Paris, o aumento da temperatura global deve ser mantido em 1,5 graus Celsius acima dos níveis pré-industriais para mitigar ainda mais a erosão catastrófica do ecossistema natural do mundo. Sem isso, a produção de alimentos e a vida em geral no planeta estará cada vez mais ameaçada.
Somos coletivamente responsáveis por lidar com as mudanças climáticas. Devemos acelerar o ritmo e aumentar a escala de nossa resposta e fazer da próxima década aquela da ação global contra a mudança climática”.- Nações Unidas, Relatório Anual de Mudanças Climáticas 2019
- Nações Unidas, Relatório Anual de Mudanças Climáticas 2019
As soluções da GEA contribuem para uma abordagem multifacetada de redução de CO2 e respaldam uma economia de carbono circular
Para atender à demanda urgente de redução de emissões globalmente, a GEA reuniu uma equipe dedicada a impulsionar o progresso na redução de CO2 entre as indústrias de alta emissão, com foco particular em:
- aumentar a eficiência energética dos processos de produção e controle de emissões
- soluções que facilitem a captura, armazenamento e utilização de carbono
Líder global estabelecido no desenvolvimento, design e instalação de sistemas e tecnologias de controle de emissão para clientes nas principais indústrias de processamento, a GEA tem mais de um século de experiência. Este portfólio diversificado inclui:
- tecnologias de limpeza de gases para as indústrias de ferro e aço, metalurgia não ferrosa, vidro, cimento e química
- soluções de limpeza de gases para plantas de craqueamento catalítico de fluido em refinarias
- purificadores úmidos, semi-secos e secos para garantir uma alta pureza do ar de exaustão
Aumentar a eficiência energética dos processos de produção e controle de emissões
A utilização do excesso de calor de processos industriais como a produção de vidro e cimento é obrigatória para atingir as metas globais de proteção do clima. Isso requer a integração de uma unidade de recuperação de calor residual (WHRU), que é uma alternativa muito mais sustentável do que simplesmente descarregar calor na atmosfera - ou resfriar os gases injetando-lhes água. O último método, por exemplo, significa a perda de uma energia térmica valiosa ou que esta fica disponível a uma temperatura muito menos desejável.
Este calor recuperado pode ser usado no processo de tratamento do ar ou para gerar energia. Da mesma forma, pode ser usado para produzir o ar comprimido que é necessário no processo de produção ou desviado para redes de aquecimento urbano ou outros processos de secagem.
O produtor de cimento e cliente da GEA, Heidelberger Cement, em breve comissionará uma WHRU. O sistema receberá o calor do processo gerado durante o resfriamento do clínquer e o desviará para um secador para transformar cerca de 70.000 toneladas de lodo de esgoto desidratado de estações de tratamento regionais em até 90% de sólidos secos anualmente. Com um valor calorífico de 11 a 13 megajoules por quilograma, os sólidos serão mantidos no local e usados como energia verde para a planta, substituindo uma quantidade significativa de combustível fóssil. Esta solução faz parte da meta da empresa de reduzir as emissões de CO2 em 30 por cento até 2025 e produzir concreto sem CO2 até 2050.
Em 2012, a GEA ofereceu suporte ao fabricante alemão/austríaco Rohrdorf Zement com o primeiro sistema de desnitrificação final do mundo para a produção de cimento. A planta inclui uma unidade de recuperação de calor residual (WHRU) da GEA e circuito de transferência para permitir que o calor seja reutilizado no local.
O fabricante de vidro Saint Gobain em Pisa, Itália, usa uma WHRU e uma usina de energia com ciclo orgânico de Rankine (ORC) para obter energia térmica da sua fornalha. No local, essa energia é utilizada:
- pelo sistema de aquecimento para aquecer os edifícios
- convertida em eletricidade para abastecer a rede interna da planta
- convertida em ar comprimido para alimentar várias máquinas pneumáticas
Como resultado, a empresa economiza cerca de 5.000 toneladas de CO2 e quase um milhão de dólares americanos em custos de eletricidade anualmente neste local.
Uma planta com ORC é uma boa opção para reduzir significativamente as emissões de CO2, particularmente em plantas onde a energia térmica flutuante é fornecida ao ORC. Isso inclui aplicações de vidro e a parte de resfriamento de clínquer em fábricas de cimento. Da mesma forma, uma planta com ORC não gera emissões adicionais de CO2.
Facilitando a captura, armazenamento e utilização de carbono
As tecnologias para captura, armazenamento e utilização de carbono (CCS/CCU) envolvem a captura de CO2 onde ele é produzido em fábricas e usinas de energia que usam combustíveis fósseis. Em algumas indústrias, as emissões de CO2 relacionadas à energia são acompanhadas por emissões relacionadas ao processamento, que resultam da conversão da própria matéria-prima (por exemplo, CaCO3 → CaO na indústria de cimento) e, portanto, não podem ser evitadas reduzindo a demanda de energia do processo ou mudando para combustíveis alternativos. Capturar o CO2 antes de ser liberado para a atmosfera e, em seguida, utilizá-lo ou armazená-lo é uma opção viável e vital para minimizar o efeito estufa.
As tecnologias de controle de emissão da GEA atendem a todas as condições de limite para a transição para a depuração de CO2, que é o processo necessário para separar o dióxido de carbono do gás de exaustão. Porém, antes que isso seja possível, é necessário limpar o gás. Para assegurar o desempenho eficiente do sistema de separação de CO2 (por exemplo, por meio de depuração de amina) e uma maior durabilidade do meio de absorção, as plantas de separação de CO2 requerem gases de combustão ultra-limpos.
O primeiro passo é o pré-tratamento e purificação de finos, para o qual a GEA oferece diversas soluções para a remoção de poluentes, incluindo óxidos sulfúrico e nítrico. Assim que o gás residual é limpo, pode ser iniciada a separação do CO2. Para garantir que o processo não impeça a produção, a GEA recomenda processos de separação de CO2 no final.
Dada a importância de ter vias de utilização estáveis, previsíveis e flexíveis para o CO2 capturado, é recomendável que os fabricantes escolham essas vias antes de selecionar um processo de separação e uma planta. A GEA oferece plantas de separação de CO2 de pequeno e médio porte para máxima flexibilidade, permitindo que os clientes produzam CO2 de vários graus de pureza e fabriquem produtos diferentes por meio da mesma unidade de separação; isso inclui soluções que utilizam carbonatos, aminas e, no futuro, amônia.
O CO2 capturado durante os processos industriais - ou retirado da atmosfera - pode ser usado em vez de se extrair carbono de fontes fósseis. O CO2 capturado já é desviado para uso em muitas aplicações e indústrias, incluindo:
- recuperação aprimorada de óleo e gás (EGR) (o CO2 é injetado em reservatórios esgotados para explorar um maior grau de óleo/gás)
- produção de bebidas com gás
- endurecimento de concreto
- matéria-prima para produção química de plásticos ou combustíveis ecológicos (por exemplo, metanol)
- cultivo de algas para uso em rações comerciais para peixes
Desafios globais exigem um parceiro experiente
Em parceria com a GEA, os clientes têm um líder global ao seu lado com décadas de experiência em tecnologias de redução de emissões. O profundo conhecimento da indústria e uma compreensão científica das propriedades gasosas permitem que a GEA projete sistemas de controle de emissão com uma vida útil mais longa. Nossas soluções para recuperação de calor residual e purificação fina de fluxos de gás, incluindo separação térmica, são usadas globalmente pelos clientes para cumprir - e mais frequentemente exceder - os requisitos legais de emissão com o menor consumo de energia possível.
Resolver nossos desafios climáticos deve começar com a aceitação da necessidade e urgência. Os tomadores de decisão e todas as partes interessadas envolvidas devem, então, ter a coragem e vontade de cooperar - aplicando as soluções certas para emissores individuais”.- Felix Ortloff, chefe de sistemas de depuração, GEA
- Felix Ortloff, chefe de sistemas de depuração, GEA
Pagando o preço pelas emissões de CO2
“Precificação de carbono” se refere a iniciativas que definem um preço explícito sobre as emissões de GEE - expresso como um valor por tonelada de dióxido de carbono equivalente (tCO2e). O objetivo de colocar um preço nas emissões de carbono é desencadear uma mudança de comportamento que resulte na redução das emissões. O preço real do carbono é a soma de vários instrumentos baseados no mercado (por exemplo, o imposto sobre a energia específico, o imposto sobre o carbono e o preço da licença para emissões). O imposto sobre o carbono é um instrumento baseado em preços e é baixo em alguns países, enquanto, em outros, como a Suécia, o imposto é muito mais alto (USD 126 por tonelada). O preço da licença para emissões é um instrumento baseado em volume e determina o custo da participação em sistemas de comércio de licença para emissões (ETS).
À medida que as indústrias encontram maneiras de fazer a transição para fontes de energia renováveis, o investimento em tecnologias de redução de CO2 e reciclagem continua sendo crucial. Os principais benefícios são:
- redução de emissões de GEE
- imposto sobre o carbono reduzido
- fluxos de receita da venda de CO2 e produtos à base de CO2
- custos de energia e imposto sobre o combustível reduzidos por meio da recuperação de calor residual
