Descarbonización de la industria manufactureera

El reemplazo de fuentes energéticas convencionales por energías renovables, además de la generación de políticas nacionales y la implementación de soluciones de transmisión y almacenamiento, son los pilares fundamentales de la migración de la región hacia una producción industrial que reduzca el impacto sobre el calentamiento global.

Por Dr.-Ing. Laura Flórez, editora en jefe de Reportero Industrial

Hoy, con todo lo que transcurre políticamente en el mundo, y con la pandemia de la Covid 19 que aún no termina, nos rodean varias urgencias que desvían la atención de lo que, sin embargo, es la prioridad absoluta: detener el calentamiento global.

Para mantener el calentamiento global dentro de niveles que no arriesguen la existencia del planeta, la única alternativa que nos queda como especie es la de una descarbonización profunda. Esto significa reducir las emisiones de dióxido de carbono resultantes de la actividad humana hacia la atmósfera. Se trata, básicamente, de repensar la manera en que consumimos y producimos energía, y migrar drásticamente hacia fuentes de energía renovables y bajas en carbono.

De acuerdo con el Foro Económico Mundial, la descarbonización total de nuestros sistemas energéticos es la única solución a la estabilización del clima. Este cambio, por supuesto, no se va a dar de la noche a la mañana, pero necesitamos acelerar la transición.

La energía que consumimos globalmente está migrando de fuentes fósiles a fuentes renovables. A medida que esta transformación tiene lugar, se están generando nuevos ecosistemas y nuevas tecnologías, a la vez que nuevas oportunidades de negocio. Estos desarrollos están impulsando la inversión en energías renovables, el desarrollo de nuevas formas de transporte y almacenamiento de energía, mercados de carbono y soluciones de mejoramiento y eficiencia energética.

La estrategia de descarbonización tiene tres pilares fundamentales: electrificación, descarbonización de la electricidad y eficiencia energética. Estos tres factores se combinan y se soportan mutuamente. El almacenamiento de energía producida a partir de fuentes renovables jugará también un papel fundamental, y se espera que con esta industria ocurra algo similar a lo que ocurre con los barriles de petróleo, que se producen y almacenan.

En la medida en que la generación eléctrica sustentable vaya tomando fuerza, con desarrollos como el hidrogeno verde, por ejemplo, se deberá almacenar la energía para poder procesarla bajo demanda.

El papel de la industria

El sector industrial progresivamente se está volviendo la principal fuente de emisiones de CO2. La innovación es crítica para descarbonizar la industria, especialmente en lo que concierne a aplicaciones de alta temperatura.

Tres sectores industriales son responsables por el 70% de las emisiones industriales directas de CO2 hoy: la de hierro y acero, minerales no metálicos (cemento, vidrio y cal) y la industria química.

“Muchos participantes en la industria de recursos y energía (E&R) han declarado públicamente su intención de volverse neutrales en carbono para 2050”, afirma la reputada consultora Deloitte en su reporte El desafío de la descarbonización 2030. “Mientras que su visión de largo plazo es clara, el desafío más complejo está en el futuro inmediato”. De acuerdo con la consultora, aún falta definir el impacto material que estas metas tendrán en sus operaciones, en sus mercados y en su propio valor.

De acuerdo con la consultora McKinsey Sustainability, este es el camino para descarbonizar las principales industrias:

  • En la industria de cemento, se deben reemplazar combustibles fósiles con biomasa; en el futuro, dar la transición a hidrógeno o electricidad. Usar además tecnologías de captura de carbono para abatir cualquier carbón producido de la materia prima del cemento.
  • En la producción de acero se propone usar carbón vegetal en vez de carbón mineral. Aunque el carbón vegetal es menos eficiente porque requiere hornos más pequeños, ya hay plantas en Brasil que han hecho la transición y han logrado obtener ganancias. También la tecnología que usa hidrógeno en vez de gas natural y las tecnologías para captura de carbono permitirán compensar las operaciones en las cuales no se pueda evitar el uso de fuentes convencionales.
  • Los productores de amoniaco pueden reemplazar la úrea con fertilizantes basados en nitratos, producidos a partir de amoniaco y no de dióxido de carbono. Las compañías también pueden transformar la forma de producir hidrógeno, usando electrólisis en vez de gas natural.
  • En la producción de etileno, los plásticos reciclados reducirían las emisiones de carbono asociadas con el proceso de cracking. Los fabricantes de plástico podrían usar hidrógeno carbono-cero o biomasa para calentar los hornos de pirólisis, una modificación que requeriría mínimas alteraciones al diseño de los hornos. Eventualmente se podría usar electricidad, pero esto requeriría modificaciones sustanciales.

El sector industrial representa el 30% de las emisiones globales y aproximadamente el 37% del consumo energético.

Trabajar en equipo

De acuerdo con Bill Gross, CEO y fundador de la empresa Heliogen, una estrategia fundamental para lograr la descarbonización de la industria pesada es trabajar en clústeres. En un artículo escrito para el foro económico mundial en enero de 2022, Gross resalta que “si las compañías y gobiernos no empiezan a traer los desarrollos que disminuyen el carbono a la industria de manera rápida y eficiente, se está sacrificando perder el progreso que se ha logrado en otros sectores de la economía”.

En los grandes sectores industriales se ofrece la oportunidad de iniciar un movimiento en clústeres, es decir, “en áreas geográficas donde hay grupos de industrias manufactureras co-localizadas, suministrando oportunidades para escalar, compartir riesgo y recursos, agregación y optimización de demanda”.

En clústeres industriales es posible compartir energía. Como ejemplo, en 2014 se presentó el reporte de un parque industrial en el cual un molino, una planta de cemento, una planta de fertilizantes y una planta de reciclaje de papel lograron ahorros del 21% de energía a través de la integración de calor, y de compartir otros productos. Usar energías renovables a escala industrial permite lograr ahorros adicionales.

“Los gobiernos y compañías más grandes deben trabajar juntos con proveedores innovadores de calor, electricidad y otros recursos energéticos de bajo carbono o cero carbono para reducir las emisiones de clústeres industriales”, afirma Gross.

Chile: ejemplo a seguir

En América Latina, Chile ha sido líder en el proceso de descarbonización, gracias a una estrategia agresiva en energías limpias que ya va dando sus frutos. Desde el 2015, siguiendo el acuerdo de París, ha trabajado formulando políticas, entre las cuales se destaca la de “Plan de Retiro y/o Reconversión de Unidades a Carbón”, el cual pretende remover hasta 2040 las centrales de carbón que aún quedan en el país; la meta incluso podría lograrse en 2030, con los avances logrados.

Por otro lado, desde 2020 el gobierno ha estado trabajando en la Estrategia Climática de Largo Plazo, documento que entrega las claves para que las áreas más importantes del país, como energía, minería, transporte, agricultura y turismo, entre otras, trabajen en conjunto en función de la neutralidad de carbono.

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Otro elemento en Chile que ha experimentado desarrollos importantes en el proceso nacional de descarbonización es la transmisión, que es la parte del sistema eléctrico encargada en conectar las empresas generadoras y las distribuidoras de electricidad. Su rol es clave, ya que conecta a las personas con las energías renovables. La compañía Transelec ha impulsado distintos proyectos de energías limpias. En total se portan 679 MW de capacidad al sistema eléctrico nacional generados a partir de energía solar y eólica.

Reducción de costos en tecnología

Una de las variables a favor de la descarbonización es la sensible reducción de costos que se ha observado en algunas tecnologías. Por ejemplo, el almacenamiento de energía, que es crítica para la adopción de fuentes renovables a gran escala, ha caído de US$1,100 por kWh en 2010 a US$156 en 2019, de acuerdo con estudios de Bloomberg New Energy Finance. Para el año 2023 se proyecta que los precios caigan a cerca de US$100 por kWh. Adicionalmente, los avances en tecnologías digitales, como le internet de las cosas (IoT), blockchain, gemelos digitales y sistemas de manejo de energía habilitados por inteligencia artificial, prometen mejorar aún más la eficiencia energética y continuar reduciendo los costos a través de las cadenas de valor renovables y convencionales.

Opciones para la descarbonización de la industria

Opciones de descarbonización en la industria

Descarbonización de la industria

  • Reducir la demanda de fuentes primaras incrementando la circularidad
  • Mejorar la eficiencia energética reduciendo la energía demandada por cada volumen
  • Reemplazar combustibles fósiles para calentamiento con electricidad renovable
  • Reemplazar materias primas o combustibles con hidrógeno neutral en carbono
  • Reemplazar materias primas o combustibles con biomasa producida de manera sostenible
  • Capturar el CO2 emitido y almacenarlo o usarlo
  • Innovar en procesos como la producción electroquímica

Una nueva estrella

Entre el grupo de energías que presentan cero emisiones está el hidrógeno verde. El hidrógeno es un combustible universal, ligero y muy reactivo, y su demanda se ha triplicado desde 1975, hasta llegar a los 70 millones de toneladas anuales en 2018. Además es una fuente de energía limpia, que solo emite vapor de agua y no deja residuos en el aire, a diferencia del carbón y petróleo.

El hidrógeno puede provenir de diferentes fuentes. Dependiendo de su origen y de la cantidad de emisiones que produce en el proceso de generación, se le atribuye un color: gris, negro, turquesa, entre otros. El hidrógeno es clave ya que se espera que permita descarbonizar con éxito industrias de altas emisiones, el transporte pesado y otros sectores donde la electrificación no es una opción factible. También posee importantes ventajas logísticas de almacenaje y distribución.

Existe un proceso de generación de hidrógeno a partir de electrólisis, donde se separa el hidrógeno del oxígeno presente en el agua por medio de electricidad. Si la electricidad se obtiene a partir de energías renovables, se produce energía sin emitir CO2 a la atmósfera.  En este caso, se produce el denominado hidrógeno verde.

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