HPHE e forni più verdi: una combinazione che può far precipitare le emissioni nell'industria dell'alluminio

HPHE e forni più verdi: una combinazione che può far precipitare le emissioni nell'industria dell'alluminio

I forni possono rappresentare più del 70% del consumo di energia negli impianti dedicati alla produzione di alluminio secondario, rilasciando il 25%-35% del calore che generano. Questo è il motivo per cui Insertec, produttore leader di forni industriali con sede nella provincia spagnola di Biscaglia, è stato un partner fondamentale in uno dei tre casi studio in cui il progetto finanziato dall'Unione Europea ETEKINA sta testando una nuova gamma di scambiatori di calore a tubi di calore (HPHE). La combinazione di HPHE e degli aggiustamenti che Insertec sta facendo nei forni per aumentare la loro efficienza energetica aiuterà l'industria dell'alluminio a migliorare la sua impronta di carbonio in tutto il mondo.

Il Corporate Key Accounts Manager dell'azienda, Ignacio Yebra, spiega in questa intervista il ruolo di Insertec in ETEKINA.

Yebra: Il nostro ruolo nel progetto consiste nell'adattare il sistema a Fagor Ederlan, uno dei nostri partner nel progetto ETEKINA, per integrare HPHE in un forno esistente che è stato costruito circa 10 anni fa da Insertec. Noi siamo i progettisti e i costruttori, quindi lo conosciamo meglio di chiunque altro. In questo momento, siamo nella fase in cui il sistema, tutti i tubi e i circuiti di controllo, è stato installato nel forno dell'impianto e ci stiamo assicurando che tutto sia a posto prima di iniziare le prove effettive.

Il progetto ETEKINA mira a recuperare fino al 70% del flusso di calore residuo nelle industrie ad alta intensità energetica come l'acciaio, l'alluminio e la ceramica. Alcuni di questi settori, specialmente l'alluminio, non sono nuovi a Insertec, ma cosa mi dice della componente di recupero del calore? Il riutilizzo del calore è qualcosa con cui avevate già lavorato?

Yebra: Cerchiamo di essere il più ecologici possibile nei nostri progetti, facendo progressi con ogni prodotto migliorando il bruciatore stesso e la sua integrazione nei nostri forni per ridurre il consumo di energia, questo è un must per noi. Cerchiamo anche di reindirizzare parte dei fumi di scarico su altri processi. Tuttavia, quello che stiamo facendo qui ora con HPHE è completamente nuovo.

Quali cambiamenti sta portando HPHE nel vostro settore?

Yebra: Al momento, i fumi vanno in un sistema di baghouse e nell'atmosfera, il che significa che tutto questo calore viene perso. Con HPHE recuperiamo tutti questi fumi caldi e li utilizziamo nel processo successivo, che avviene nello stesso forno. Ha due camere principali, e la temperatura può raggiungere i 500 °C nella prima, dove avviene il trattamento termico di soluzione. Poi il metallo viene raffreddato prima di andare nella seconda camera, dove avviene l'invecchiamento a circa 200 °C. Entrambe le camere hanno bisogno di calore e, con HPHE, useremo il calore della prima unità per riscaldare la seconda invece di generarlo con dei bruciatori. Quindi, eviteremo, o almeno diminuiremo sostanzialmente, il consumo di gas naturale in quella seconda area del forno.

Quali sono le sfide? La prima è che i pezzi che trattiamo in questo tipo di forni sono pezzi di sicurezza, quindi la temperatura deve essere molto controllata. Stiamo parlando di più-meno 5 °C in tutto il processo. Non possiamo uscire da questo intervallo perché avremmo pezzi di bassa qualità che non possono essere utilizzati per la sicurezza. Quindi integrando l'HPHE aggiungiamo un altro fattore esterno da controllare, quindi dobbiamo recuperare tutta questa energia mentre controlliamo il processo e i requisiti dell'impianto.

La riduzione dell'impronta di carbonio è diventata una priorità per molte aziende. Come fornitore di apparecchiature di riscaldamento industriale, che tradizionalmente rilascia una grande quantità di emissioni nell'atmosfera, come si è evoluta la vostra tecnologia nei forni per l'industria dell'acciaio e dell'alluminio per soddisfare queste esigenze?

Yebra: La richiesta di ridurre l'impronta di carbonio in questi processi non è la stessa in ogni singolo continente. In questo momento, riteniamo che l'Europa e il Giappone siano le aree principali in cui le aziende sentono che questo è diventato obbligatorio. Naturalmente, tutti vogliono diminuire il calore residuo, ma non tutti sono disposti a pagare per queste nuove tecnologie. Ma la domanda sta crescendo. Per esempio, alcuni dei nostri clienti hanno già iniziato a promuovere i loro prodotti informando i loro clienti dell'impronta lasciata dai loro processi e prodotti. Così, per loro, è diventata anche una questione di marketing e un argomento di vendita: se hanno processi più puliti, i clienti li prenderanno in considerazione. E, naturalmente, ci sono sempre più richieste da parte dell'Unione Europea per rendere l'industria più verde. Non posso fare nomi (la riservatezza è un must per noi), ma abbiamo almeno cinque grandi clienti dell'UE con attività in tutto il mondo che chiedono miglioramenti nelle attrezzature per renderle più pulite.

E come possono i forni aiutare a ridurre l'impronta di carbonio totale in una fabbrica?

Yebra: Per esempio, nella fabbrica di alluminio dove stiamo testando l'HPHE di ETEKINA, i forni sono una delle attrezzature che consumano più gas naturale. Quindi, se si riesce a ridurre questo consumo realizzando dei forni più ecologici, si riduce una grande percentuale delle emissioni rilasciate dall'intero impianto.

Com'è stata l'esperienza di partecipare a un progetto Horizon 2020 e a quali altri progetti di ricerca state lavorando al momento?

Yebra: Questo è il nostro secondo progetto Horizon 2020, e direi che è stato più impegnativo perché, nel precedente, stavamo lavorando con un forno in un "ambiente di laboratorio" (fuori dalla linea di produzione), mentre ora stiamo migliorando un forno esistente che è attualmente attivo in un impianto industriale. Quindi dobbiamo lavorare al progetto in parallelo con le operazioni dell'impianto. Oltre a Horizon 2020, siamo attivamente impegnati nella ricerca con il Ministero dell'Industria spagnolo e il Centro per lo sviluppo della tecnologia industriale (CDTI), così come in progetti locali con il governo dei Paesi Baschi, e le istituzioni di Biscaglia, dato che abbiamo sede in questa regione. Quindi direi che stiamo partecipando a 10-12 progetti al momento.

Alcuni di essi hanno l'obiettivo di ridurre le emissioni e il consumo di energia, mentre altri sono più legati alla sicurezza, ai nuovi prodotti, ai nuovi obiettivi produttivi e altri. Per esempio, stiamo applicando tecnologie robotiche a processi che attualmente vengono eseguiti da persone e dove c'è un fattore di rischio per il dipendente. Stiamo anche esplorando l'elettrificazione dei forni a gas esistenti. Storicamente in Europa, la maggior parte dei forni che richiedono un certo livello di temperatura sono stati costruiti per funzionare a gas naturale a causa del suo costo rispetto a quello dell'elettricità. In altri paesi/continenti, dove l'elettricità era più economica, o dove le risorse naturali locali lo rendevano possibile, l'attenzione è stata posta sulle apparecchiature elettriche. In Europa, i forni a gas naturale sono i modelli più comuni negli stabilimenti.

Pensa che questo cambierà nel prossimo futuro?

Yebra: Sì, penso di sì. Uno dei progetti di ricerca e sviluppo in cui siamo coinvolti è in collaborazione con un'azienda elettrica. Stiamo cercando di convertire i forni a gas naturale esistenti in forni elettrici. Questo non può essere sempre fatto con la tecnologia attuale, ma stiamo lavorando anche su questo. E se ottenessimo l'elettricità da risorse naturali, l'impronta sarebbe molto più bassa.

Quali sono le sfide nella produzione di forni ad alta efficienza energetica?

Yebra: Quando un bruciatore è acceso, si rilasciano sempre delle emissioni. Il volume può essere inferiore o superiore, ma ci saranno sempre. I produttori di bruciatori stanno cercando di migliorare questo aspetto, e anche noi lo stiamo facendo integrando gli ultimi sviluppi e avendo il controllo tecnico dell'intero forno. I bruciatori tendono ad essere sempre accesi quando il calore è richiesto dal sistema, quindi nel progetto ETEKINA, stiamo facendo il massimo per spegnerli e quindi, ridurre il consumo. Se HPHE ci permettesse di raggiungere le temperature necessarie ai forni con il calore dei fumi provenienti dalla prima camera, non avremmo bisogno di usare i bruciatori nella seconda, quindi questi forni rilasceranno meno emissioni, riducendo significativamente la loro impronta di carbonio.

Autore: Stefania Gozzer