Rozwiązania w zakresie efektywnego gospodarowania zasobami szansą na pobudzenie europejskiego przemysłu
Procesy przemysłowe w sektorach takich jak ceramika, produkcja chemiczna i produkcja stali charakteryzują się dużym zużyciem energii cieplnej, wysokim zapotrzebowaniem na wodę i znacznymi strumieniami odpadów. Czyni je to kluczowymi celami innowacji technologicznych w ramach przechodzenia na gospodarkę o obiegu zamkniętym. „Na przykład produkcja płytek ceramicznych opiera się w dużej mierze na suszarniach rozpyłowych i piecach opalanych gazem ziemnym, które odpowiadają za dużą część zużycia energii cieplnej” — wyjaśnia koordynator projektu iWAYS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Luca Montorsi z Uniwersytetu Modeny i Reggio Emilia(odnośnik otworzy się w nowym oknie) we Włoszech. „Podobnie zakłady przemysłowe często odprowadzają ścieki zawierające cenne zasoby lub wymagające kosztownego oczyszczania przed usunięciem. Praktyki te stanowią straconą szansę na odzysk zasobów i działanie w obiegu zamkniętym”.
Gospodarowanie zasobami przemysłowymi w obiegu zamkniętym
Celem projektu iWAYS było rozwiązanie tego problemu poprzez opracowanie i zademonstrowanie zintegrowanych technologii zarządzania zasobami przemysłowymi o obiegu zamkniętym. Projekt opierał się na trzech filarach technologicznych, z których pierwszym był odzysk ciepła. W celu ponownego wykorzystania ciepła w procesie przemysłowym, a tym samym zmniejszenia zużycia paliwa, zastosowano technologię HPCE (ang. Heat Pipe Condensing Economiser). Zespół projektu opracował również modułowe i adaptowalne systemy oczyszczania ścieków. Obejmowały one kombinacje jednostek oczyszczających, odpowiedzialnych za takie działania jak ultrafiltracja, nanofiltracja, flotacja rozpuszczonym powietrzem, destylacja membranowa i nanofiltracja fotokatalityczna. Trzecią ważną innowacją było cyfrowe monitorowanie danych i systemy wspomagania decyzji. Te zintegrowane technologie zostały następnie poddane walidacji w trzech dużych przemysłowych przypadkach demonstracyjnych reprezentujących różne sektory przemysłowe: zakład produkcji płytek ceramicznych, zakład przetwórstwa chemicznego oraz zakład produkcji stali.
Osiąganie wydajności procesów
Projekt iWAYS wykazał, że zintegrowany odzysk ciepła, ponowne wykorzystanie wody i cyfrowe systemy monitorowania mogą być wykorzystane do poprawy efektywności gospodarowania zasobami przemysłowymi. Jednym z najważniejszych osiągnięć było pomyślne wdrożenie HPCE w rzeczywistych warunkach przemysłowych. Na przykład w zakładzie ceramicznym system odzyskiwał znaczne ilości energii cieplnej z gazów wylotowych z suszarki rozpyłowej. „Jako wynalazca HPCE i dyrektor techniczny iWAYS, jestem dumny z tego, jak odważnie przesuwaliśmy granice”, mówi profesor Hussam Jouhara z Brunel University of London(odnośnik otworzy się w nowym oknie), „iWAYS pokazuje, że gdy innowacyjne pomysły spotykają się z prawdziwymi ambicjami przemysłowymi, możemy przekształcić zrównoważony rozwój z aspiracji w osiągnięcia”. W demonstracji dla przemysłu chemicznego system uzdatniania wody umożliwił zmniejszenie zużycia słodkiej wody do 60 000 ton rocznie, która znacznie przekracza początkowe cele projektu. W ramach projektu z powodzeniem zintegrowano również czujniki, przemysłowe systemy sterowania i analitykę chmurową, aby zapewnić monitorowanie procesów przemysłowych w wysokiej rozdzielczości.
Ku wdrożeniu przemysłowemu
Montorsi i zespół uważają, że wyniki projektu iWAYS stanowią solidną podstawę do dalszego rozwoju technologicznego. Pozostaje jednak kilka ważnych kroków, aby w pełni przełożyć innowacje projektu na powszechne zastosowanie w przemyśle. „Jednym z głównych kolejnych kroków jest skalowanie i powielanie zademonstrowanych technologii w innych sektorach przemysłu” — dodaje. „Podstawowe zasady odzyskiwania ciepła, ponownego wykorzystania wody i cyfrowego monitorowania można zastosować w wielu innych branżach”. Wiele z technologii opracowanych w ramach projektu wymaga również dalszej optymalizacji. Obejmuje to udoskonalanie projektów wymienników ciepła, poprawę trwałości membran w systemach uzdatniania wody i usprawnienie automatyzacji platform monitorowania. Kolejnym kluczowym krokiem będzie znalezienie sposobów na pokonanie praktycznych barier, takich jak wysokie początkowe koszty inwestycji. Jak zauważa Montorsi: „Mówiąc ogólnie, kolejna faza prac skupi się na przekształceniu tych postępów technologicznych w skalowalne rozwiązania przemysłowe. Wyniki, które wspólnie osiągnęliśmy, pokazują siłę współpracy i stanowią znaczący krok w kierunku bardziej zrównoważonej i zasobooszczędnej przyszłości”.
