giovedì, Ottobre 21, 2021
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La decarbonizzazione industriale prende vapore

Questo articolo è apparso originariamente nello State of Green Business 2021. Puoi scaricare l'intero rapporto qui.

Il settore industriale è la spina dorsale dell'economia, producendo i materiali che costruiscono tutto, dalle città ai telefoni. È anche un contributo significativo alla crisi climatica: i processi industriali – dalla creazione di materie prime ai prodotti chimici – sono responsabili di più emissioni di qualsiasi altro settore, rappresentando un terzo delle emissioni di gas serra a livello globale.

Le stelle si stanno allineando sempre di più affinché le emissioni industriali siano al centro dell'attenzione, per tre ragioni fondamentali: la domanda di soluzioni pulite è in crescita; le tecnologie stanno maturando; e le condizioni per soluzioni politiche sono mature.

Le emissioni associate all'industria manifatturiera e ad altre industrie pesanti potrebbero essere sostanzialmente suddivise in tre categorie: energia indiretta (da elettricità e calore acquistati, responsabili di circa il 44% delle emissioni); processi industriali (come l'uso di sostanze chimiche che rilasciano gas a effetto serra, 19 per cento); e la combustione in loco (37 percento, di solito per il trattamento termico).

Tutti e tre hanno urgente bisogno di innovazioni e implementazioni, ma l'ultima di queste tre – la combustione – ha ricevuto, fino ad ora, la minima attenzione.

Le aziende attente al clima che dipendono dal trattamento termico – utilizzato per produrre di tutto, dagli alimenti ai metalli ferrosi – cercano soluzioni migliori. Storicamente, questi sono stati inadeguati o inaccessibili, ma una nuova generazione di tecnologie promette di cambiarlo.

Ad esempio, nel 2019 L'Oréal USA ha annunciato che 14 delle sue fabbriche erano "carbon neutral" e il gigante della bellezza continua a cercare opzioni rinnovabili per tutti i suoi carichi termici come parte dei suoi obiettivi scientifici. La U.S. Steel Corporation aveva l'obiettivo di ridurre la propria intensità di emissioni del 20% entro il 2030, sulla base dei livelli di riferimento del 2018. Sebbene sia un obiettivo modesto, l'impegno è un riconoscimento che il settore deve fare progressi, poiché l'acciaio è uno dei settori a più alta intensità di emissioni (insieme al cemento e ai prodotti chimici).

Le aziende si uniscono per raggiungere più rapidamente le scoperte. Nel 2019, General Motors, Cargill, Mars e L'Oreal USA hanno formato la Renewable Thermal Collaborative (RTC), e da allora sono stati raggiunti da più di una dozzina di altri grandi utenti di energia. Modellato sul successo della Renewable Energy Buyers Alliance, che ha riunito grandi acquirenti di energia per accelerare la disponibilità e l'accessibilità economica di energia rinnovabile, l'RTC offre alle aziende uno spazio per apprendere le migliori pratiche per decarbonizzare la produzione.

Le aziende attente al clima che dipendono dal trattamento termico – utilizzato per produrre di tutto, dagli alimenti ai metalli ferrosi – cercano soluzioni migliori.

"Queste aziende e altre istituzioni stanno cercando di inviare un segnale al mercato: se le persone possono produrre tecnologia termica rinnovabile che sia conveniente, ci sono acquirenti là fuori che le vogliono", ha detto David Gardiner, un facilitatore dell'RTC, in un'intervista con GreenBiz.

Le aziende stanno anche spingendo per la decarbonizzazione industriale al di fuori delle loro quattro mura. Apple, ad esempio, l'anno scorso ha annunciato un obiettivo di neutralità del carbonio lungo l'intera catena di approvvigionamento. Man mano che sempre più organizzazioni seguono l'esempio, le aziende possono sfruttare la propria influenza sul mercato per accelerare l'implementazione di processi industriali più puliti.

Trovare alternative rinnovabili per il riscaldamento industriale è un'attività complicata. Applicazioni diverse richiedono temperature di lavoro diverse, che richiedono soluzioni diverse. Alcune applicazioni, come la cottura, la pressurizzazione e la sterilizzazione, richiedono temperature inferiori (da 150 a 250 gradi Fahrenheit), mentre i processi chimici, del calcestruzzo e dell'acciaio richiedono temperature molto più elevate (superiori a 400 F).

Oggi, la maggior parte del riscaldamento di processo negli Stati Uniti è alimentata dal gas naturale, che può essere collegato a molte tecnologie e che già dispone di una solida infrastruttura. A livello globale, il carbone soddisfa la maggior parte delle richieste di combustibili termici sia per l'acciaio che per il cemento.

Le opzioni rinnovabili, d'altra parte, richiedono spesso attrezzature specializzate che sono ancora in una fase iniziale e possono richiedere riqualificazione o turni operativi, che aggiungono costi. Mentre molti marchi rivolti ai consumatori desiderano opzioni rinnovabili, la maggior parte è sensibile al prezzo e non è disposta a pagare un premio per queste tecnologie più pulite, specialmente durante un periodo di prezzi del gas naturale estremamente bassi. Inoltre, le tecnologie pulite si trovano in diverse fasi di innovazione, fattibilità e costi, tutte con i propri vincoli, tra cui temperatura, qualità e portate.

I percorsi chiave per decarbonizzare l'energia termica includono:

  • Efficienza. Un vecchio ma un tesoro, la promessa di una profonda efficienza non è stata ancora pienamente realizzata. Secondo l'esperto di efficienza energetica Amory Lovins, la riprogettazione dell'intero sistema oggi può produrre dal 30 al 60% di risparmi energetici nei retrofit e dal 40 al 90% di risparmi nelle nuove costruzioni.
  • Elettrificazione. Mentre le innovazioni stanno emergendo rapidamente per applicazioni che vanno dalla torrefazione del caffè all'acciaio legato, le tecnologie sono costose e richiedono attrezzature specifiche. Tuttavia, i costi stanno diminuendo rapidamente e gli esperti prevedono l'adozione su larga scala di apparecchi elettrici per applicazioni industriali nel prossimo decennio.
  • Idrogeno verde. Il perenne "carburante del domani", ha stuzzicato a lungo gli esperti, che immaginano che l'energia rinnovabile in eccesso possa essere utilizzata per creare idrogeno, che può essere collegato alle applicazioni con la stessa facilità con cui il gas naturale. Tuttavia, poiché le molecole di idrogeno sono molto più piccole delle molecole di metano, l'attuale infrastruttura di gas naturale è troppo debole per contenere o trasportare l'idrogeno. Aspettatevi che questo sia nella fase di ricerca e sviluppo con implementazione limitata per applicazioni in loco fino alla metà del secolo.
  • Biometano. Catturare le emissioni di metano da caseifici, discariche e impianti di trattamento delle acque reflue è una grande promessa. Sebbene seducente, il carburante risultante (a volte chiamato gas naturale rinnovabile o RNG) ha una fornitura limitata (potrebbe coprire solo dal 3 al 7% del gas naturale utilizzato oggi) e problemi con l'uso del suolo (i grandi caseifici hanno un impatto sulle comunità circostanti ea basso reddito ). Nel frattempo, le società di servizi di gas naturale stanno esagerando il suo potenziale per giustificare gli investimenti in infrastrutture, il che rischia di rallentare l'elettrificazione degli apparecchi che hanno già alternative elettriche pronte per il mercato.

Altre tecnologie includono solare termico, geotermico, nucleare, cogenerazione e cattura e stoccaggio del carbonio. Tutti hanno compromessi economici e tecnici, e con le società e i responsabili politici che sostengono la transizione, gli innovatori hanno molto da guadagnare violando il codice dell'energia termica rinnovabile.

Un solido sostegno politico sarà fondamentale per scalare rapidamente la transizione. Nonostante gli impegni aziendali per la decarbonizzazione, le emissioni dell'industria pesante sono sulla buona strada per aumentare dello 0,4% all'anno fino al 2050, in un momento in cui devono diminuire rapidamente.

Secondo 30 massimi esperti in materia di energia e politica, le politiche ad alto impatto per decarbonizzare l'industria includono la determinazione del prezzo del carbonio, il sostegno del governo alla ricerca e sviluppo, gli standard sulle emissioni dei processi industriali e il supporto all'efficienza energetica.

È di buon auspicio che la decarbonizzazione sia vista come un vantaggio per l'economia.

La buona notizia è che molte di queste politiche sono in linea con i componenti del piano climatico del presidente Joe Biden, che includono il sostegno finanziario per l'innovazione e l'implementazione, il potenziamento dei mercati attraverso i requisiti di acquisto federale e la formazione e l'istruzione della forza lavoro. La nuova amministrazione ha inoltre posto un accento specifico sul calore industriale necessario per l'acciaio, il calcestruzzo e i prodotti chimici.

La politica ha anche un ruolo importante nel sostenere il finanziamento di queste innovazioni. Dato che lo sviluppo di nuove infrastrutture funziona su cicli di circa 25 anni, la direzione politica ora può aiutarci a evitare di fare investimenti contro il clima lungo l'autostrada.

Mentre il tempo dirà se l'amministrazione Biden realizzerà tutti i suoi obiettivi, fa ben sperare che la decarbonizzazione sia vista come un vantaggio per l'economia.

Rewiring America research mostra come la decarbonizzazione dell'economia possa creare circa 25 milioni di posti di lavoro solo negli Stati Uniti. Secondo rapporti separati dal Center on Global Energy Policy e dall'Industrial Innovation Initiative (I3) della Columbia University, una coalizione di industria, ONG e attori del settore pubblico dedicati alla decarbonizzazione dell'industria, gli investimenti in R&S per scoperte pulite stimoleranno l'occupazione e la crescita economica. Nel frattempo, Breakthrough Energy di Bill Gates ha commissionato un rapporto che ha elaborato i numeri per dimostrare che i guadagni economici in ricaduta da un tale investimento sarebbero significativi, il che fa ben sperare per l'azione politica.

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