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Come si svolge il processo
I prezzi dell'energia sono in aumento in tutto il mondo
Gli analisti definiscono la crisi energetica del 2022 la tempesta perfetta. Nel 2021, un clima estivo e invernale estremo hanno portato riserve di gas inferiori alla norma. Poi, mentre la domanda di energia aumentava grazie all'incremento della produzione industriale per la prima volta dopo la pandemia, la Russia scatena una guerra contro l'Ucraina. Questo crea grossi problemi, soprattutto in Europa, visto che nel 2020 la Russia rappresentava il 31% delle forniture di gas..
L'indice dei prezzi dell'energia è aumentato esponenzialmente negli ultimi due anni, del 50% tra il 2020 e il 2021. E si prevede che i prezzi rimarranno più alti a lungo. Nel 2022, si prevede che i prezzi dell'energia aumenteranno complessivamente del 50% e che carbone, gas naturale e petrolio greggio aumenteranno rispettivamente dell'81%, del 74% e del 42%. Nel 2023 è previsto un aumento medio del 46%.
L'aumento dei costi colpisce i refrattari
La creazione di prodotti ad alta temperatura richiede enormi quantità di energia e, quando i prezzi aumentano, ne risentono particolarmente. L'aumento dei prezzi sta spingendo l'industria a ripensare le modalità di utilizzo dell'energia. Nel 2022, i refrattari hanno registrato aumenti della bolletta energetica fino al 700%; un aumento che non può essere sostenibile nel lungo periodo.
In questo settore, i cambiamenti non possono avvenire da un giorno all'altro. Nel caso di un forno, ad esempio, interrompere la produzione può essere più costoso che continuarla, poiché per riavviarla è necessaria una grande quantità di energia. Questo costringe l'industria a cercare alternative per ridurre i consumi.
Ridurre l'energia nella produzione dei refrattari al giorno d'oggi
Ogni giorno vengono implementati nuovi metodi per contenere l'aumento dei costi dell'energia. Questi cinque nuovi trend includono l'integrazione di durabilità, isolamento, mattoni verdi, un maggior numero di materiali colabili e materiali più facili da installare.Durata
L'obiettivo finale di tutta la produzione ad alta temperatura è quello di migliorare le prestazioni e la durata dei prodotti per farli durare più a lungo. In questo modo, a lungo termine, si ridurranno i costi delle materie prime e si compenserà l'investimento iniziale più oneroso che viene fatto per effettuare questo passaggio.Molti operatori del settore hanno già riscontrato successi a riguardo:
- Sostituzione dei minerali con prodotti sintetici, come il passaggio all'allumina tabulare da materiali di origine minerale come la bauxite, l'andalusite o persino l'MgO;
- Diminuire l'uso di MgO e di mattoni a base di dolomite nella produzione di cemento e di acciaio; e
- Aggiunta di materiali e additivi non ossidanti alle formulazioni.
Metodi come questi stanno già dando risultati promettenti, essendo più facili da usare e con un comportamento più prevedibile.
Isolamento
Per anni, i refrattari isolanti non sono stati considerati una priorità, ma ora le industrie ad alta intensità energetica (acciaierie) stanno prestando attenzione ai materiali isolanti, per l’importanza che possono avere per risparmiare sui costi.Una tendenza è il passaggio dai tradizionali refrattari isolanti a soluzioni più moderne, come le fusioni-gettate ultraleggere, per ridurre l'energia e diminuire la dissipazione del calore fuori dai forni. Questa tendenza si è rivelata particolarmente efficace per ridurre l'energia negli impianti siderurgici e di cemento.
Un secondo aspetto è lo sviluppo di studi termici personalizzati con materiali isolanti adeguati. L'offerta di prodotti su misura, basati su attrezzature, processi e requisiti precisi del produttore finale, apporta un valore immenso quando si tratta di ridurre l'energia nei refrattari.
Colabili
La produzione di refrattari, in particolare di mattoni, è un processo ad alta energia che deve essere controllato per ridurre la quantità di energia richiesta. Per fare meno affidamento sui mattoni, l'industria si sta orientando verso l'utilizzo di materiali monolitici che riducono il consumo energetico sia nella produzione di refrattari che in quella del mercato finale.Poiché i mattoni devono essere cotti o temperati, mentre i colabili devono solo essere mescolati, i colabili dimostrano di avere risultati impressionanti, tra cui il potenziale per:
- Risparmiare tempo con un'installazione più rapida
- Richiedono meno energia nelle installazioni e nella produzione
- Risparmiare sui costi grazie al minor numero di persone in loco e alla minor energia utilizzata
- Hanno capacità equivalenti e prestazioni migliori (rispetto al mattone)
Mattoni incombusti
Nel caso in cui la produzione di mattoni sia ancora necessaria, dare priorità ai mattoni incombusti, o "verdi", può ridurre la quantità di energia richiesta. I mattoni verdi richiedono un trattamento termico minore e possono essere temperati anziché cotti, riducendo le temperature necessarie nel processo.
Con i mattoni verdi, gli additivi cambiano le carte in tavola. Gli additivi:
- Supportano il trasporto di mattoni verdi senza necessità di cottura, riducendo la tempra da >1200ºC a 200/300ºC;
- Contribuiscono a garantire le proprietà e la resistenza necessarie per il trasporto e l'installazione; e
- Sostengono la creazione di materiali non sagomati migliori, più facili da installare e utilizzare.
In definitiva, gli additivi consentono di ridurre drasticamente l'energia necessaria per produrre mattoni verdi, senza dover rinunciare in termini di densità, qualità o capacità.
Materiali facili da installare
Gli errori più comuni nell'uso dei materiali monolitici risiedono nell'errore umano. Consideriamo i due errori seguenti:
- Mescolare con acqua per aumentare la capacità di flusso. Spesso, si aggiunge acqua nella speranza di ottenere una migliore fluidità durante l'installazione della gettata. Ma questo metodo non funziona. L'acqua è l'energia numero uno nei refrattari e l'aggiunta di acqua potrebbe rovinare l'intero processo. È meglio l'uso di fluidificanti, agenti disperdenti come additivi.
- L'uso di additivi sbagliati per accelerare il processo di indurimento. L'uso di un additivo sbagliato per aumentare la velocità di indurimento potrebbe avere effetti negativi, come un processo di indurimento troppo rapido o addirittura nullo. La soluzione è affidarsi a confezioni di additivi che si concentrano su formulazioni "chiuse", facili da lavorare, per garantire le stesse prestazioni, indipendentemente dalle condizioni. In conclusione, è meglio utilizzare materiali facili da installare e considerare il quadro generale della formulazione fin dall'inizio.
Il futuro della riduzione energetica è l'idrogeno verde
Quando passeremo all'idrogeno verde, faremo meno affidamento sulle fonti di gas naturale, che sono più difficili da ottenere. Con l'energia verde, possiamo affidarci all'energia generata da parchi eolici e pannelli solari per produrre idrogeno. La creazione di idrogeno è sostenibile e rappresenta una soluzione per raggiungere l'obiettivo di emissioni nette zero stabilito in tutto il mondo.Le sfide che ci attendono
L'idrogeno ha diverse capacità di creare calore che lo rendono difficile da trasportare, immagazzinare e utilizzare. Per passare dal gas all'idrogeno, l'industria ha bisogno innanzitutto di un solido approccio di implementazione, che consideri il superamento delle seguenti sfide:
Ciascuno di questi fattori dovrà essere preso in considerazione fin dall'inizio per garantire le formulazioni e il giusto approccio.
I cambiamenti necessari
Uno dei maggiori cambiamenti necessari per il passaggio all'idrogeno verde riguarda il prezzo. Oggi, l’idrogeno costa circa €4/kilo. Questo prezzo deve scendere a €1/kilo per essere competitivo e vantaggioso.
Inoltre, è necessario rimodellare l'intero processo e la tecnologia, dagli impianti all'approccio alle formulazioni. Sebbene questo possa rallentare alcuni, altri si stanno già muovendo per utilizzare l'idrogeno verde.
Un esempio è ArcelorMittal; stanno investendo 1 miliardo di euro in Spagna per sostituire il vecchio processo di altoforno (BOF) con un'acciaieria DRI+EAF che utilizza l'idrogeno come combustibile principale. Quando la sua produzione inizierà nel 2025, ArcelorMittal sarà una delle prime impianto siderurgico a zero emissioni di carbonio su larga scala al mondo.
Cosa possiamo aspettarci dal futuro
Nell'anticipare ciò che accadrà con la crisi energetica, ogni regione ha approcci, priorità e sfide diverse che influenzeranno il suo percorso di riduzione dell'energia.APAC
La regione Asia-Pacifico rappresenta il 52% delle emissioni mondiali e usa come fonte di energia principale il carbone. Se si considera nello specifico la Cina, fulcro della regione per la produzione e l'innovazione industriale, essa è responsabile di oltre il 20% delle emissioni globali annue, con il carbone che rappresenta quasi il 60% del mix energetico (in calo rispetto al 70% del 2010, ma comunque il doppio della media globale).
Ora, con il calo della domanda, l'aumento dei costi dell'energia e la promessa di zero emissioni nette nel 2050, la regione si trova di fronte a un bivio: passare al gas o all'idrogeno verde.
Anche se gli obiettivi di emissioni nette zero in Asia sono aggressivi e saranno piuttosto costosi (si stima una cifra superiore ai 100.000 miliardi), i benefici ne varranno la pena.
AMERICA
Nelle Americhe, le prospettive sono molto diverse. Gli Stati Uniti, ad esempio, dispongono di fonti interne di gas e carbone e dipendono in minima parte dalla Russia.
Tuttavia, i primi segnali indicano che i prezzi aumenteranno ancora di più a causa di cali e picchi climatici nel corso dell'anno.
Il mercato statunitense dei refrattari è stimato a 1,6 miliardi di dollari, molto più piccolo di quello cinese, che si prevede avrà un mercato di 17,2 miliardi di dollari entro il 2026. Per questo motivo e per le risorse energetiche nazionali, paesi come gli Stati Uniti non subiranno un duro colpo.
Ma come altre parti del mondo, anche gli USA dovranno rivedere i loro piani energetici per non diventare troppo dipendenti dall'energia fossile e per rispettare il piano per l'energia pulita del 2035.
EMEA
Con il calo della domanda, l'aumento dell'inflazione e il conflitto in corso con la Russia, l'Europa sarà colpita duramente, ma non durerà per sempre. Il Quadro per il clima e l'energia della commissione europea aumenterà l'efficienza energetica e le energie rinnovabili entro il 2030 e Energy and Green Deal farà dell'Europa il primo continente neutrale dal punto di vista climatico entro il 2050.La sfida principale per l'industria dei refrattari è quella di rimanere in vita in questo periodo. Molti impianti si stanno impegnando a stipulare contratti decennali con prezzi dell'energia più elevati, sapendo che accontentarsi di un aumento del prezzo di 70-120 euro/MWh (rispetto a una media di 15-30 euro) è meglio che rischiare un'impennata dei costi ancora maggiore. I prezzi stanno già raggiungendo i 150-300 euro per MWh.
Anche se l'ambiente attuale è poco chiaro e volatile, il futuro è luminoso. Per l'industria dell'area EMEA si tratta di un'opportunità per sviluppare materiali ad alte prestazioni con nuovi processi.
Q&A con l'esperto
Ogni regione si muove a una velocità diversa, con priorità e ostacoli diversi. Nonostante questi tempi di incertezza, i nostri esperti restano ottimisti. Continuate a leggere per conoscere il Product Manager e Business Development Manager di IMCD, Material Technologies, Adrian Alonso Garcia.L'aumento dei prezzi spinge il settore ad orientarsi verso l'energia verde. Era previsto questo cambiamento?
Sì, tutti abbiamo anticipato il passaggio all'energia verde, ma negli ultimi due anni tutto è stato accelerato dall'aumento dei prezzi e dagli obiettivi dell'Agenda 2030 sempre più vicini. Vedo sempre più spesso aziende che danno priorità alla riduzione delle emissioni di CO e cercano nuovi modi per passare a fonti di energia verde. Sembra che questa crisi energetica sia stata la spinta di cui l'industria aveva bisogno per cambiare drasticamente.
Quali sono le sfide più grandi per passare all'energia verde?
Tre sfide che mi vengono subito in mente sono:
Qual è la più grande opportunità per il settore oggi?
energy reduction success story