gennem historien har ingeniører haft en dybtgående indvirkning på samfundet og verden. Siden de gamle grækere og romere har ingeniørdygtighed aktiveret og drevet de økonomier, der støttede imperier. Den første og anden industrielle revolution bragte formaliseringen af ingeniørfaget med sig. Hvad det betyder at være ingeniør blev sammenflettet med virkningen af de store udfordringer, der blev behandlet på det tidspunkt.
disse ‘store udfordringer’ har bevidst eller på anden måde karakteriseret, hvad det vil sige at være ingeniør. Civilingeniør opstod fra ønsket om at anvende teknologier udviklet til militære formål til fordel for bredere, civilt samfund. Industrialiseringen kørte kravene til nye specialiseringer inden for mekanisk og senere Elektroteknik. For nylig krævede fremkomsten af energiintensive industrier en ny generation af discipliner, herunder vores egen kemiske og procesteknik. Når vi bevæger os gennem en fjerde revolution baseret på data og kommunikation, vil der uden tvivl opstå et andet sæt discipliner.
som erhverv bør vi være stolte af det, vi har opnået: milliarder er blevet løftet ud af fattigdom; uddannelse og godt helbred er blevet den forventede norm i de fleste lande; økonomier er levende med innovation og kreativitet. Men vi er også nødt til at påtage os ansvaret for den indvirkning, som fremskridtene har haft: forurening bringer økosystemer rundt om i verden i fare; der er en hidtil uset udtømning af ikke-vedvarende ressourcer; og mest fremtrædende af alt truer ændringer i klimaet og den globale opvarmning selve samfundets eksistens. Måske står vi for første gang i historien over for en stor udfordring i vores egen skabelse!
håndtering af klimaændringer
det globale samfund mangler ingen ambitioner eller uopsættelighed, når det kommer til klimaændringer. I over tredive år har Det Mellemstatslige Panel for klimaændringer (IPCC) redegjort for den videnskabelige sag for klimaændringer, begrænser den globale temperaturstigning og reducerer drivhusgasemissionerne. Paris-aftalen fra 2015 blev vedtaget af næsten alle nationer og forpligtede sig til at begrænse den globale temperaturstigning til under 2-Kaross C, mens de forfulgte midler til at begrænse den til 1,5-karosseri C. Alligevel på næsten enhver indsats – opskalering af vedvarende energi, reenergisering af nuklear eller implementering af kulstofopsamling, Udnyttelse og lagring (CCUS)-vi forsinker i øjeblikket de krævede baner, mens de absolutte globale emissioner fortsætter med at stige. Ambitioner og uopsættelighed er ikke nok, vi har også brug for pragmatiske løsninger.
i 2009 stillede et Cambridge University-team, der var bekymret over manglen på reelle fremskridt, det enkle spørgsmål: Hvad ville gøre en stor forskel? De fandt ud af, at globale kulstofemissioner var drevet af tre næsten lige store aktiviteter: energiforbrug i bygninger, i køretøjer og i industrien. For bygninger og køretøjer var effektivitetsforbedringer og teknologiskift klare tekniske veje til reduktion af emissioner, men industrien var allerede relativt effektiv, havde få levedygtige produktionsalternativer og stod over for en betydelig fremtidig vækst i efterspørgslen efter materialer. Som sådan er industrien blevet mærket ‘vanskelig at dekarbonisere’.
Cambridge-holdets anerkendte bog, bæredygtige materialer: Med begge øjne åbne (Al. 2012), skitserer de dekarboniseringsudfordringer, som industrien står over for, og gennemgår alle tilgængelige muligheder. Bogen præsenterer to tilgange. ‘Med det ene øje åbent’ beskriver en række tekniske muligheder, der forfølges: energieffektivitet, varmefangst, nye procesruter, CCU ‘ er og dekarboniseret elektricitet. Holdet modellerede baner af disse teknologier til 2050 for fem materialer. Hvis hver teknologi blev anvendt til sin tekniske grænse i hver industri, kunne emissionerne pr. Efterspørgslen efter disse materialer forventes imidlertid at fordobles i 2050, hvilket resulterer i nul absolutte emissionsbesparelser. Dette er helt klart et problem!
‘med begge øjne åbne’ skitserer et alternativt udvalg af afbødningsmuligheder, samlet under banneret ‘materialeeffektivitet’: brug af mindre materiale efter design, reduktion af udbyttetab, omdirigering af produktionsskrot, genbrug af metalkomponenter, produkter med længere levetid og reduktion af den endelige efterspørgsel. Disse seks muligheder var traditionelt blevet overset af industrien endnu med nye forretningsmetoder og modeller, disse kunne blive rentable og mindske emissionerne. Modellering af disse muligheder var udfordrende, men resultaterne viste, at forfølgelse af materialeeffektivitet på tværs af de fem materialer kunne halvere emissionerne pr.ton materiale inden 2050. Ved at kombinere begge muligheder sammen (det ene øje og begge øjne åbne) kan det føre til en reduktion på 75% i emissionerne pr. ton, svarende til en halvering af absolutte emissioner—nogle reelle fremskridt!
begge tilgange står over for betydelige udfordringer, og der kræves stadig en stor indsats for at kunne implementere enhver mulighed i skala.
et centralt spørgsmål at komme ud af denne analyse er: hvad skal industrien gøre? Reduktion af udbyttetab i metalindustrien er en god start: i øjeblikket gør 25% af alt stål og 50% af alt aluminium det aldrig til et produkt, men smeltes igen i anlægget, spilder energi og producerer uønskede emissioner. En anden er at lukke kløften mellem de bedste og dårligst præsterende anlæg, som kan være så store som 30% for nogle industrier. For at gøre det kræver en ny metodologisk tilgang, der tager hensyn til samspillet mellem energi og materialer i procesanlæg og giver en sammenlignelig måling af, hvor effektivt planter omdanner ressourcer (energi og materialer) til produkter. Ressourceeffektivitet giver en sådan tilgang.
ressourceeffektivitet
forbedring af industriel ressourceeffektivitet er en af de mest omkostningseffektive muligheder for samtidig at undgå spild af knappe og giftige ressourcer, reducere driftsomkostninger og CO2-emissioner og forbedre lydhørheden over for fremtidige klimaregler. Faktisk er forståelse af den aktuelle tilstand af en anlægs ressourceforbrug, de faktorer, der driver den, og de muligheder, der er til rådighed for at minimere den, en forudsætning for, at virksomhederne forbliver konkurrencedygtige.
den gode nyhed er, at der er overvældende beviser for, at forbedringspotentialet for cirkulære og ressourceeffektivitetsforanstaltninger i procesindustrier er stort. Den nuværende række målinger er imidlertid ineffektive: de kritiseres for ikke at kvantificere energi-og miljøpåvirkningerne af forbedringsinterventioner korrekt. Desuden giver disse målinger typisk indsigt på land eller globalt plan, men er vanskelige at anvende til ressourceintensiv materialeproduktion. For sådanne industrier betyder anvendelse af cirkularitetsstrategier til reduktion af emissioner i praksis at reducere de samlede ressourceinput og spild af (energi og materialer) pr.
vi ved, at måling er dogmen for industriel produktion. At forstå en virksomheds pålidelighed, sikkerhed eller produktionskvalitet kræver sporing af deres relevante præstationsmålinger. Ressourceeffektivitet er ikke anderledes. Det første skridt i at blive mere ressourceeffektiv indebærer at sætte et nummer på det. Administrerende direktører fra ressourceintensive sektorer kommer under øget pres fra aktionærerne for at afsløre, hvordan de forbereder sig på lavemissionsøkonomien og demonstrere deres bæredygtige forretningsstrategier. Dette pres oversættes derefter til krav til site managers om at kvantificere deres operationelle ressourceeffektivitet. Men ledere kæmper for at komme med en meningsfuld måling.
så, hvordan kan en virksomhed gå om tilstrækkeligt måle sin integrerede ressourceeffektivitet? Sammen med University of Cambridge har Emerson udviklet en ingeniørløsning baseret på veletableret termodynamik. Selvom den blev udtænkt i 1900 ‘ erne, har denne metode (almindeligvis kendt som eksergi eller tilgængelighed) oplevet en renæssance i de sidste to årtier.
fremgangsmåden sporer ressourceforbrug på tværs af hele produktionssystemer og karakteriserer ressourcer som en kombination af to komponenter: en kemisk del, baseret på ressourcens sammensætning og koncentration; og en fysisk del, der tegner sig for ressourcens temperatur og tryk. Brug af termodynamik til at opdele kemiske og fysiske ressourcekomponenter gør det også muligt for os at måle kvaliteten såvel som mængden af disse ressourcer. Dette er nøglen, fordi ikke alle ressourcer er lige så værdifulde. Vi ønsker at sikre, at de effektivitetsforbedringsforanstaltninger, vi identificerer, fokuserer på de ressourcer, der gør den største forskel for CO2-emissioner.
i modsætning til konventionelle energiintensitets-eller materialeeffektivitetsmålinger integrerer denne nye indikator energi og materialestrømme i et enkelt, dimensionsløst tal. Dermed konsoliderer den flere KPI ‘ er, der i øjeblikket måler ressourceforbrug fra forskellige synspunkter. Som et resultat er producenterne bemyndiget til at træffe de rigtige valg på det rigtige tidspunkt, samtidig med at bredden af tilgængelige effektivitetsmuligheder udvides og uundgåelige afvejninger opfanges.
baseret på dette kan vi nu måle ressourceeffektivitet som et forhold mellem nyttige ressourceudgange og ressourceindgange. Resultaterne fra disse metoder er baseret på nøjagtige data om energi-og materialestrømssensorer og underbygges gennem strenge dataindsamlings -, rengørings-og analyseprocesser.
bevæbnet med et meningsfuldt mål for ressourceeffektivitet kan virksomheder nu styre og spore deres ressourceeffektivitet fra bunden-det være sig gennem realtidsstyringssystemer, operationelle præstationsanmeldelser eller udvikling af sektordækkende benchmarks. Integrationen af alle tre aktiviteter langs ledelsesstigen og på tværs af værdikæden ville være det ideelle.
Engineering omdefineret
vi har taget enorme fremskridt med at gøre de procesindustrier, som vi arbejder i, sikre. Vi er nu nødt til at tackle spørgsmålet om klimaændringer og kulstofneutralitet med samme beslutsomhed. Inden for mange af os karrierehukommelse, alvorlige kvæstelser og dødsfald karakteriserede driften af procesindustrierne. Der er og bliver gjort en ekstraordinær indsats for at løse dette problem. Ideen om nulskader er skiftet fra at være en vild ambition til den forventede norm med sikkerhed et centralt fokus for enhver kemisk ingeniør. Vi har omgivet os med praksis, procedurer og regler, der institutionaliserer denne tænkning og sikrer løbende forbedringer, men til hvilken pris for vores erhverv?
i de sidste 30-40 år har de definerende egenskaber hos ingeniører ændret sig. Efterhånden som procedurer er blevet automatiserede og institutionaliserede, og sikkerhedspraksis standardiseret og formel, nogle hævder, at ingeniører er flyttet ned ad spektret fra regelbrydere og regelproducenter til overvejende at være regelfølgere. Effektivitet og overensstemmelse har overhalet innovation og kreativitet som de mest værdsatte egenskaber.
ironisk nok, da vores vilje og evne som erhverv til at innovere mindskes, står vi over for måske den største udfordring af alle – hvordan vi kan beskytte vores planet mod virkningerne af klimaændringer uden at skade de økonomiske systemer, der har gjort så meget for at rejse mennesker ud af fattigdom. Der har aldrig været et mere presserende behov for de kvaliteter og kapaciteter, der har defineret teknik og ingeniører i århundreder. Vi er nødt til at genopdage vores arv og lære at belønne risikotagning og alternativ tænkning – uden at gå på kompromis med sikkerheden. Vi er nødt til at fremme en fornyet følelse af regelskabelse og lære at tolerere og styre en passende mængde regelbrud – for hvis vi ikke gør det, og vi undlader at leve op til vores ansvar for og evne til at påvirke klimaændringer, er der ingen alternative grupper med den viden og ekspertise, der er nødvendig for at tage vores plads.
centralt i dette er det løbende behov for at tiltrække det rigtige talent, udvikle og fastholde dem inden for erhvervet.
vi skal især pleje og støtte dem med tankegangen til at udfordre adfærd og gøre de nye regler afgørende for at overvinde denne seneste store udfordring.
offentlig opfattelse af vores branche er forkert og vildledt, og vi skal sørge for, at vi ikke foreviger myten. Der er et væld af aktiviteter fra ingeniører og industri til at tackle denne storslåede udfordring – at arbejde sammen gennem organisationer og alliancer som olie & Gas Climate Initiative (ogci) og Task Force on Climate-related Disclosures (TFCD) for at sikre, at fremskridt er så hurtige og effektive som muligt. IChemE har revideret sin egen strategi for at passe til FN ‘ s Verdensmål for bæredygtig udvikling og tekniske store udfordringer (gå og kig på dem, hvis du ikke ved, hvad de er).
vi vil fortsætte disse temaer og begynde at ændre samtalen på APAC 2019, hvor førende figurer fra området procesautomatisering og kontrol samles for at se på Temaer så forskellige som bæredygtighed, nye teknologier og cybersikkerhed. For mere information, besøg: https://www.icheme.org/career/events/advances-in-process-automation-and-control/