11) Descarbonización de la industria
La descarbonización de la industria es un paso necesario para desarrollar una sociedad sostenible. En España la industria representa el 20% de PIB, lejos de los valores alcanzados en las décadas finales del siglo pasado.
Por norma general todas las industrias generan emisiones debido a su actividad, simple y llanamente, porque la electricidad que usan está basada en la utilización de los combustibles fósiles.
En el siguiente enlace podéis comprobar la intensidad de carbono (gCO₂eq/kWh) que tiene la producción de electricidad en los distintos países de la Unión Europea, así como su capacidad instalada por cada método de generación y su evolución diaria. (https://app.electricitymap.org/zone/ES).
La opción más directa para reducir las emisiones asociadas a la generación de electricidad es disponer de una mayor capacidad de generación de origen renovable. En la transformación hacia un sistema eléctrico basado en energías renovables, deberemos solucionar los puntos ciegos de las renovables, es en esa coyuntura cuando la hibridación con las baterías y almacenamiento de H₂ resultaran claves.
En otro bloque podemos desgranar las emisiones por el calor necesario para llevar a cabo el proceso, así como las emisiones de la producción. En el informe de “Empowering the electrification” de TNO describen que alrededor del 35% de la energía que usa la industria química es para calentar a temperaturas de hasta 200 °C. Dichas temperaturas se pueden alcanzar mediante bombas de calor o revalorización del vapor residual por recompresión mecánica del vapor (MVR).
Entre las emisiones derivadas de la producción, generalmente, se destacan 2 por su impacto en el cambio climático. En este caso, nos centraremos en el potencial del CO₂ para generar una economía circular. Actualmente, el dióxido de carbono se emplea en la producción de urea como materia prima para la producción de fertilizantes. En cambio, la valorización del CO₂ se encuentra en escala de demostración en varias rutas. Por poner algunos ejemplos, producción de metanol (para crear ácido acético o etilenos), policarbonatos (para espumas de poliuretano), ácido fórmico (adhesivos), carbonatos inorgánicos (para cemento o mortero) entre otros. No obstante, a escala de laboratorio la investigación y desarrollo se centra en rutas para obtener dimetileter, aldehídos, alcoholes o ácidos orgánicos.
Incluso los e-fuels, pueden producirse tras la captura de CO₂ y combinándolos con H₂ verde producido por electrólisis del agua. Esta alternativa puede ser muy adecuada como paso intermedio para reducir la huella de carbono que producen los combustibles convencionales.
En resumen, la descarbonización no se implantará mediante una solución genérica. Cada sector, tendrá que valorar cuál de las alternativas le encaja mejor. En la mayoría de los casos la electrificación directa será la solución, en otros caso las tecnologías de hidrógeno tendrán una mayor penetración.
11) Decarbonization of the industry
The decarbonization of the industry is a necessary step to develop a sustainable society. In Spain, industry represents 20% of GDP, far from the values reached in the final decades of the last century.
As a general rule, all industries generate emissions due to their activity, quite simply, because the electricity they use is based on the use of fossil fuels.
In the following link you can check the carbon intensity (gCO₂eq/kWh) that electricity production has in the different countries of the European Union, as well as its installed capacity for each generation method and its daily evolution. (https://app.electricitymap.org/zone/ES).
The most direct option to reduce the emissions associated with the generation of electricity is to have a greater generation capacity from renewable sources. In the transformation towards an electrical system based on renewable energies, we must solve the blind spots of renewables, it is at this juncture when hybridization with batteries and H₂ storage will be key.
In another block we can break down the emissions due to the heat necessary to carry out the process, as well as the emissions from production. In TNO's “Empowering the electrification” report, they describe that around 35% of the energy used by the chemical industry is for heating at temperatures of up to 200 °C. These temperatures can be reached by heat pumps or revaluation of residual steam by mechanical vapor recompression (MVR).
Among the emissions derived from production, generally, 2 stand out due to their impact on climate change. In this case, we will focus on the potential of CO₂ to generate a circular economy. Currently, carbon dioxide is used in the production of urea as a raw material for the production of fertilizers. On the other hand, CO₂ recovery is on a demonstration scale on several routes. To give some examples, production of methanol (to create acetic acid or ethylenes), polycarbonates (for polyurethane foams), formic acid (adhesives), inorganic carbonates (for cement or mortar) among others. However, at the laboratory scale, research and development is focused on routes to obtain dimethyl ether, aldehydes, alcohols or organic acids.
Even e-fuels can be produced after capturing CO₂ and combining it with green H₂ produced by electrolysis of water. This alternative can be very suitable as an intermediate step to reduce the carbon footprint produced by conventional fuels.
In short, decarbonization will not be implemented through a generic solution. Each sector will have to assess which of the alternatives best suits it. In most cases direct electrification will be the solution, in other cases hydrogen technologies will have greater penetration.