Οι περιβαλλοντικές αλλαγές έχουν σοβαρές επιπτώσεις και στη βιομηχανική παραγωγή. Ο Παναγιώτης Σταυρόπουλος, επίκουρος καθηγητής στο Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής και Αυτοματισμου (LMS) μεταφέρει όλες τις εξελίξεις για την κλιματική αλλαγή, τονίζοντας ότι ο βιομηχανικός κλάδος καλείται να λάβει άμεσα δράση.

Η μεταποίηση αποτελεί θεμελιώδη πυλώνα της ευρωπαϊκής οικονομίας και η «πράσινη» μεταποίηση αποτελεί κορυφαία προτεραιότητα για την Ευρώπη, η οποία καλύπτει ταυτόχρονα τις προκλήσεις για τις επιχειρήσεις σε όλες τις ευρωπαϊκές περιφέρειες. Καθημερινά, αυξάνεται ο όγκος των ειδήσεων, που αφορά στις κλιματικές αλλαγές, όπως πλημμύρες καταφανούς έντασης, ασυνήθιστα υψηλές θερμοκρασίες και εμφανής μείωση του όγκου των πάγων.

Το φαινόμενο αυτό έχει χαρακτηριστεί μάλιστα ως Φαινόμενο του Θερμοκηπίου, συνδέοντας την αύξηση της θερμοκρασίας με τις κλιματικές αλλαγές, ως αποτέλεσμα των διαρκώς αυξανομένων εκπομπών αερίων από ανθρωπογενείς δραστηριότητες και της καταστροφής του στρώματος του όζοντος. Ανάμεσα στις ανθρωπογενείς δραστηριότητες με τις υψηλότερες εκπομπές αερίων, βρίσκεται η βιομηχανία. Αυτό οφείλεται κυρίως λόγω της μεγάλης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας για την διενέργεια των παραγωγικών διεργασιών. Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Στατιστική Υπηρεσία, οι ενεργειακές απαιτήσεις των βιομηχανικών μονάδων φθάνουν το 25% της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρωπαϊκή επικράτεια, ενώ σύμφωνα με παγκόσμια δεδομένα, η συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, ανεξαρτήτου τομέα, ευθύνεται για το 73.2% των αερίων εκπομπών.

Στην προσπάθεια μείωσης των εκπομπών αερίων και αντιστροφής της κλιματικής αλλαγής, προτάθηκε ο όρος «αποτύπωμα άνθρακα», ως μια μονάδα μέτρησης της επιβάρυνσης του περιβάλλοντος από την παραγωγή, κατανάλωση και απόρριψη των διαφόρων προϊόντων, υπηρεσιών και άλλων καταναλωτικών αγαθών. Επειδή το διοξείδιο του άνθρακα βρίσκεται στη μεγαλύτερη συγκέντρωση από τα αέρια, που συνδέονται με το Φαινόμενο του Θερμοκηπίου (μεθάνιο, οξείδιο του αζώτου, χλωροφθοράνθρακες και υδροφθοράνθρακες), το διοξείδιο του άνθρακα έχει οριστεί ως η κοινή μονάδα για τον υπολογισμό του περιβαλλοντικού κόστους για όλα τα προϊόντα και τις υπηρεσίες. Στη γενική περίπτωση, το αποτύπωμα άνθρακα στηρίζεται στον υπολογισμό της κατανάλωσης πόρων και ενέργειας για να παραχθεί, να διατεθεί, να μεταφερθεί και να καταναλωθεί ένα προϊόν, αλλά και να διαχειριστούν τα απόβλητα που έπονται τις παραπάνω ενέργειες, υπακούοντας σε μια «cradle-to-grave» λογική.

Για να υπολογιστεί το αποτύπωμα του άνθρακα για ένα προϊόν ή μια υπηρεσία παραγωγικού και βιομηχανικού ενδιαφέροντος, προηγείται η συγκέντρωση των βημάτων που ακολουθούνται για την παραγωγή, κατανάλωση και διαχείριση του προϊόντος ή της υπηρεσίας, αλλά και ο καθορισμός των ορίων αυτού του υπολογισμού. Ενδεικτικά βήματα παρατίθενται στην παρακάτω λίστα, ξεκινώντας από την παραγωγή των πόρων και των πρώτων υλών μέχρι και την διαχείριση των αποβλήτων:
1. Παραγωγή ενέργειας, όπως ηλεκτρική ενέργεια και φυσικό αέριο.
2. Παραγωγή πρώτων υλών και πόρων, συμπεριλαμβανομένης της εξόρυξης βασικών πρώτων υλών και των μηχανημάτων.
3. Μεταφορά πρώτων υλών στην βιομηχανική μονάδα.
4. Κατανάλωση ενέργειας για την κύρια διεργασία.
5. Κατανάλωση ενέργειας για τη λειτουργία των δευτερευόντων και βοηθητικών δομών.
6. Κατανάλωση δευτερευόντων προϊόντων ή και εξαρτημάτων μηχανών που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του κυρίως προϊόντος ή υπηρεσίας.
7. Μεταφορά τελικού προϊόντος στον τελικό προορισμό.
8. Διαχείριση των απορριμμάτων και αποβλήτων από τη διεργασία παραγωγής.
9. Μεταποίηση ή διαχείριση του τελικού προϊόντος.

Το αποτύπωμα άνθρακα και οι νέες οδηγίες της ΕΕ
Γενικά το αποτύπωμα άνθρακα κάθε επιμέρους διαδικασίας ορίζεται ως το γινόμενο της καταναλισκόμενης ποσότητας, είτε αυτή είναι ηλεκτρική ενέργεια είτε πρώτη ύλη είτε βοηθητικό υλικό, με έναν συντελεστή, τον καλούμενο συντελεστή εκπομπών άνθρακα. Ο συντελεστής αυτός αναφέρεται σε συγκεκριμένο τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για τη συγκεκριμένη περιοχή, ή σε συγκεκριμένες πρώτες ύλες ή πόρους, ανάλογα με την παραγωγική διαδικασία. Όπως προαναφέρθηκε, πρέπει να οριοθετηθεί και ο υπολογισμός του αποτυπώματος του άνθρακα, όσον αφορά στα παραπάνω βήματα που θα ενταχθούν στον υπολογισμό. Κάποιες προσεγγίσεις εσωκλείουν όλα τα παραπάνω βήματα, ενώ κάποιες περιορίζονται στα βήματα που μπορούν να βελτιωθούν, όπως στην κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας ή στον τρόπο παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας.

Είναι γνωστό ότι η βιομηχανία ευθύνεται για ένα μεγάλο ποσοστό των εκπομπών αερίων και τη μεγαλύτερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, για αυτό το λόγο η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει εκδώσει οδηγίες για τη μείωση των εκπομπών αερίων μεσοπρόθεσμα (2030 Climate and Energy Framework) και μακροπρόθεσμα (2050 Climate Neutral Economy). Οι οδηγίες αυτές έχουν ως σκοπό τη μείωση των εκπομπών άνθρακα σε τέτοιο βαθμό, ώστε το συνολικό ισοζύγιο να είναι μηδενικό μέχρι το 2050.

Σε αυτές τις οδηγίες, δεν συμπεριλαμβάνονται μόνο τρόποι αντιμετώπισης και λειτουργίας των βιομηχανικών μονάδων που θα οδηγήσουν στη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα, αλλά προσφέρονται και δυνατότητες για την ανάπτυξη ερευνητικών προτάσεων, την υλοποίηση και την ενσωμάτωση των νέων τεχνικών στην βιομηχανική παραγωγή. Με λίγα λόγια, υπάρχει το χρηματοδοτικό πλαίσιο για την ανάπτυξη νέων τρόπων μείωσης, δέσμευσης ή και αποθήκευσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και της χρήσης αυτών στην βιομηχανία. Με αυτό τον τρόπο, η Ευρωπαϊκή Ένωση οραματίζεται να γίνει η πρώτη ήπειρος με μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα και με μια «πράσινη βιομηχανία». Πτωτικές τάσεις στις εκπομπές άνθρακα φαίνονται και στο παρακάτω διάγραμμα (Γράφημα 1).

Μέθοδοι μείωσης των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα
Μολονότι οι τεχνικές δέσμευσης και αποθήκευσης του διοξειδίου του άνθρακα βρίσκονται ακόμα σε πειραματικό στάδιο, εντούτοις υπάρχουν τρόποι μείωσης του αποτυπώματος άνθρακα, που είναι εξίσου σημαντικοί και αποτελεσματικοί. Οι συγκεκριμένοι μέθοδοι αφορούν στη μείωση των ενεργειακών απαιτήσεων και της κατανάλωσης πρώτων υλών, στη χρήση ανακυκλωμένων υλών ως πρώτες ύλες και στη χρήση εναλλακτικών πηγών ενέργειας, των οποίων ο συντελεστής αποτυπώματος άνθρακα είναι μικρότερος συγκριτικά με τις ευρεία χρησιμοποιούμενες πηγές ενέργειας, όπως η ηλεκτρική ενέργεια και το φυσικό αέριο.

Κατά πλειοψηφία, οι περισσότερες προσεγγίσεις εστιάζουν στη μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας ή τη βελτιστοποίηση της διεργασίας, μην λαμβάνοντας υπόψιν πως για τη συγκεκριμένη διεργασία μπορεί να υπάρχουν τρόποι που να επιφέρουν μεγαλύτερη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα.
Στο Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής και Αυτοματισμού του Τμήματος Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών του Πανεπιστημίου Πατρών έχουν προταθεί και υιοθετηθεί αρκετές μεθοδολογίες όσον αφορά στη μείωση της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης των προϊόντων, υπηρεσιών και βιομηχανικών μονάδων.

Στον πυρήνα όλων των προσεγγίσεων βρίσκεται η βάση της «Αύξησης της Παραγωγής με το Λιγότερο κόστος σε ενέργεια και υλικά» (Produce less with more). Αναφορικά με την κατανάλωση ενέργειας στις παραγωγικές διαδικασίες, ο έλεγχος και η ταυτοποίηση των ενεργειακών ποσών που καταναλώνονται στις διάφορες διεργασίες, αλλά και των ενεργειακών απωλειών, είχαν προταθεί ως ένα πρώτο σημαντικό βήμα προς τη μείωση της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης.

Μια νέα προσέγγιση προτείνεται για τη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα, προσφέροντας λύσεις και μεγαλύτερες μειώσεις του εκπομπών αερίων για τις βιομηχανικές μονάδες. Στην προσέγγιση αυτή, προτείνεται η κατηγοριοποίηση των διαφόρων υπο-διεργασιών σε τρία επίπεδα (Γράφημα 2), με γνώμονα αν αφορούν την κύρια διεργασία (process), τις βοηθητικές διεργασίες (machine tool) ή το σύστημα (system).

Το σύστημα αναφέρεται σε όλα τα βήματα που προηγούνται (εξόρυξη πρώτων υλών, μεταφορά πρώτων υλών στην βιομηχανική μονάδα) ή έπονται (διαχείριση αποβλήτων, μεταφορά προϊόντων από την βιομηχανική παραγωγή προς τον πελάτη/καταναλωτή) της κύριας διεργασίας. Με βάση το επίπεδο στο οποίο θα γίνει ο υπολογισμός και τη διεργασία, υπάρχουν συγκεκριμένα βήματα που συνεισφέρουν περισσότερο στην τελική τιμή του αποτυπώματος άνθρακα. Αυτά τα βήματα θα πρέπει να βελτιστοποιηθούν, έτσι ώστε οι εκπομπές διοξειδίου άνθρακα να μειωθούν με την ελάχιστη τροποποίηση και με την σημαντικότερη μείωση της τιμής τυς.

Συνοψίζοντας, η Ευρωπαϊκή Ένωση κινείται προς μια εποχή και κοινωνία με μηδενικό αποτύπωμα άνθρακα, όπως διαφαίνεται από το πλήθος οδηγιών που δημοσιεύονται τα τελευταία χρόνια. Αδιαμφισβήτητα, η βιομηχανία θεωρείται ως ο μεγαλύτερος επιβαρυντικός παράγοντας για την εκπομπή αερίων, γι’ αυτό το λόγο έχει δοθεί μεγάλη έμφαση στη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα των προϊόντων και υπηρεσιών της. Διάφορες μεθοδολογίες έχουν προταθεί, αλλά για μια ολιστική αντιμετώπιση και δραματική μείωση του αποτυπώματος άνθρακα προτείνεται μια νέα ρηξικέλευθη μέθοδος.

Η μέθοδος αυτή περιλαμβάνει την κατηγοριοποίηση των βημάτων σε επίπεδο διεργασίας, βοηθητικών διεργασιών και συστήματος και τη μείωση του αποτυπώματος άνθρακα, όχι μόνο ως μείωση της κατανάλωσης ενέργειας ή πόρων, αλλά και ως μείωση του συντελεστή εκπομπών άνθρακα, με την χρήση εναλλακτικών πηγών ενέργειας και πόρων. •

ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΣΤΑΥΡΟΠΟΥΛΟΣ
Επίκουρος Καθηγητής στο Εργαστήριο Συστημάτων Παραγωγής και Αυτοματισμού (LMS) «Υπάρχει το χρηματοδοτικό πλαίσιο για την ανάπτυξη νέων τρόπων μείωσης, δέσμευσης ή και αποθήκευσης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και της χρήσης αυτών στη βιομηχανία»