La descarbonización en los procesos industriales

El cambio climático, impulsado por las emisiones de gases de efecto invernadero, plantea un desafío global al que es necesario responder de forma urgente y que exige la implementación de acciones inmediatas y decisivas para garantizar la descarbonización de todos los sectores empresariales. Estas medidas son indispensables para reducir las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera y, aunque algunas industrias son más intensivas en carbono que otras, todos las industrias de procesos tienen el potencial de reducir sus emisiones de forma significativa.

Estas oportunidades y métodos incluyen, por ejemplo, la reducción de emisiones, la captura de carbono, la optimización de la eficiencia de los procesos y el cambio a fuentes de combustible y métodos de producción alternativos. El conjunto de estas iniciativas se conoce como descarbonización, o reducción del impacto ambiental de las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera. Este artículo examina en detalle la complejidad asociada a la descarbonización de los procesos industriales, explora estrategias prácticas y destaca el papel crucial de la colaboración y la tecnología para lograr un futuro con cero emisiones netas.

Algunas industrias deben hacer frente a enormes retos en su camino hacia la descarbonización como consecuencia de la alta intensidad de carbono inherente en sus procesos clave. Es el caso, por ejemplo, de las industrias dedicadas a la:

• Producción de productos químicos y refinación de petróleo: el proceso de refinación, en especial la producción de hidrógeno mediante reformado de metano con vapor del gas natural (SMR, por sus siglas en inglés), es una fuente importante de emisiones de dióxido de carbono. Este hidrógeno es esencial en diferentes procesos, incluido el hidrotratamiento, mediante el cual se elimina el azufre y otras impurezas de los productos refinados. Este mismo proceso también se utiliza para fabricar el amoníaco utilizado en la producción de fertilizantes, así como en otros procesos de fabricación importantes.
• Fabricación de cemento y cal: en la producción de cemento y cal se lleva a cabo un proceso denominado calcinación, que se realiza a altas temperaturas y durante el cual se libera dióxido de carbono como subproducto. Asimismo, el uso intensivo de combustibles fósiles como el carbón y el coque de petróleo en estos procesos incrementa aún más su huella de carbono.
• Obtención de hierro y acero: la transformación del mineral de hierro en hierro y acero, que depende en gran medida del uso de altos hornos y hornos de oxígeno básico, libera cantidades significativas de dióxido de carbono. A ello se añade el alto consumo energético de los procesos posteriores, como la moldeación continua, el laminado en caliente y otras operaciones de conformado.
• Alimentos y bebidas: desde la agricultura y el abastecimiento de ingredientes hasta el procesamiento, el envasado y la distribución, el sector de los alimentos y bebidas depende en gran medida de combustibles fósiles en varias etapas, lo que aumenta su huella de carbono total.

Aunque esenciales para la sociedad moderna, estas industrias son las responsables de una parte significativa de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Solo en Estados Unidos, representan más del 75 % de las emisiones totales de dióxido de carbono de la industria.

Reducir estas emisiones no solo es necesario para proteger el medio ambiente, también para cumplir con los compromisos corporativos en materia medioambiental, social y de gobernanza (ESG) y garantizar la sostenibilidad económica a largo plazo.

Por si fuera poco, muchos de estos procesos intensivos en carbono también demandan una gran cantidad de energía. Esto plantea un doble reto: disminuir las emisiones generadas por los propios procesos y, a la vez, descarbonizar las fuentes de energía utilizadas para llevarlos a cabo.

Las refinerías, por ejemplo, requieren enormes cantidades de energía para llevar a cabo procesos como el hidrocraqueo, la destilación atmosférica y el craqueo catalítico. La dependencia de los combustibles fósiles para cubrir esta demanda energética incrementa notablemente el impacto ambiental de estos procesos.

La producción de cemento y cal se basa en gran medida en el uso de hornos rotatorios en los que se lleva a cabo un proceso conocido como calcinación, en el cual, la piedra caliza y otros minerales se someten a altas temperaturas. En este proceso se liberan cantidades significativas de dióxido de carbono, y la antigüedad de la planta influye notablemente en su eficiencia. Las plantas más antiguas a menudo carecen de sistemas avanzados de precalentamiento, lo que se traduce en una menor recuperación de calor y una disminución en la eficiencia energética y de los procesos en general.

Los procesos de producción de hierro, acero y otros metales requieren grandes cantidades de energía para su calentamiento, fusión y moldeado, y a menudo dependen enormemente de combustibles fósiles como el gas natural y el carbón. A fin de hacer frente a estos retos interrelacionados entre sí, los procesos industriales deben implementar una estrategia integral de descarbonización que se base en cuatro pilares, cada uno de los cuales destaca las áreas fundamentales que es necesario abordar para hacer posibles unas operaciones sin emisiones.

El camino hacia la descarbonización de los procesos industriales complejos es más efectivo siguiendo un enfoque gradual, centrado en alcanzar mejoras incrementales pero significativas a lo largo del tiempo. Esto permite:

• Llevar a cabo un proceso de aprendizaje y optimización continuos, en los que cada fase aporta valiosos datos y conocimientos que pueden utilizarse para mejorar las estrategias a seguir. De esta forma se garantiza la mejora continua y la optimización de las iniciativas de descarbonización implementadas.
• Realizar unas inversiones sostenibles y mitigar los riesgos, es decir, llevar a cabo una asignación estratégica de las inversiones que minimice los riesgos financieros asociados a tecnologías a gran escala no comprobadas.
• Fomentar el cambio y constatar el éxito. El éxito durante las fases iniciales genera confianza tanto a nivel interno como externo, atrae más inversiones y acelera la transición hacia un futuro con cero emisiones netas.

Así por ejemplo, muchas empresas que están avanzando hacia la descarbonización, actualmente utilizan alternativas que generan menos emisiones de carbono en lugar de los combustibles fósiles convencionales, como el gas natural, los denominados combustibles de transición. El gas natural emite aproximadamente la mitad del dióxido de carbono que el carbón durante su combustión y puede transportarse fácilmente como gas natural licuado (GNL) a regiones sin recursos nativos de este gas, actuando como una solución intermedia hasta que sea posible utilizar fuentes de energía totalmente descarbonizadas.

La descarbonización de los procesos no debe considerarse una tarea individual, sino un esfuerzo colectivo que requiere la colaboración y el intercambio de conocimientos entre industrias, cadenas de valor y proveedores de tecnología. La colaboración abierta en torno a estrategias exitosas, desafíos encontrados y lecciones aprendidas puede acelerar el progreso e inspirar la innovación en todo el sector.

Asimismo, para alcanzar una descarbonización completa, también es esencial colaborar con los proveedores y clientes para impulsar prácticas sostenibles y disminuir las emisiones en toda la cadena de valor. Los actores del sector también deben aprovechar la experiencia y las soluciones innovadoras de las empresas tecnológicas especializadas en automatización, instrumentación, análisis de datos, energías renovables y optimización de procesos, para agilizar la adopción estratégica de la descarbonización.

Empresas como Endress+Hauser desempeñan un papel crucial en esta transición, ya que ofrece tecnologías avanzadas de instrumentación, soluciones de conectividad para plantas, conocimientos basados en datos y una profunda comprensión de los procesos industriales para ayudar a las empresas a optimizar sus operaciones, reducir su impacto ambiental y alcanzar ambiciosos objetivos de sostenibilidad.

La descarbonización de la economía global, especialmente de los procesos industriales, supone un desafío colosal. Sin embargo, es un objetivo viable que permitirá obtener unos efectos positivos significativos y duraderos. Si bien lograr la descarbonización completa e inmediata no es realista en determinados procesos, el compromiso con la mejora continua, la implementación de innovaciones y el fomento de la colaboración allanarán el camino hacia un futuro más limpio y sostenible.

El camino hacia las cero emisiones netas requiere un enfoque multifactorial: minimizar los desechos, optar por combustibles limpios y fuentes de energía renovables y aplicar prácticas de economía circular para reducir la generación de residuos. Estos cuatro pilares, junto con el poder de la tecnología, la acción colectiva y el aprendizaje continuo, los procesos industriales pueden liderar las iniciativas de descarbonización, logrando emisiones netas cero y creando un entorno más sostenible para las generaciones futuras.