gjennom historien har ingeniører hatt en dyp innvirkning på samfunnet og verden. Siden De gamle Grekerne og Romerne har ingeniørkunst aktivert og drevet økonomiene som støttet imperier. Den første og den andre industrielle revolusjon brakte med seg formaliseringen av ingeniøryrket. Hva det betyr å være ingeniør ble sammenflettet med virkningen av de store utfordringene som ble adressert på den tiden.
Disse ‘Store Utfordringene’ har bevisst eller på annen måte preget hva det vil si å være ingeniør. Civil engineering dukket opp fra ønsket om å bruke teknologier utviklet for militære formål til fordel for bredere, sivile samfunn. Industrialiseringen drev kravene til nye spesialiseringer innen mekanisk og senere elektroteknikk. Mer nylig fremveksten av energiintensive næringer krevde en ny generasjon av disipliner, inkludert vår egen kjemiske og prosessteknikk. Når vi beveger oss gjennom en fjerde revolusjon basert på data og kommunikasjon, vil det uten tvil oppstå et annet sett med disipliner.
som yrke bør vi være stolte av det vi har oppnådd: milliarder har blitt løftet ut av fattigdom; utdanning og god helse har blitt den forventede normen i de fleste land; økonomier er levende med innovasjon og kreativitet. Men vi må også ta ansvar for virkningen som fremgang har hatt: forurensning truer økosystemene rundt planeten; det er enestående uttømming av ikke-fornybare ressurser; og mest fremtredende av alt, klimaendringer og global oppvarming truer selve samfunnets eksistens. Kanskje for første gang i historien står vi overfor en stor utfordring av vår egen å lage!
Takle klimaendringer
det globale samfunnet mangler ingen ambisjon, eller haster, når det gjelder klimaendringer. I over tretti år har Fns Klimapanel (IPCC) forklart det vitenskapelige tilfellet for klimaendringer, begrenset global temperaturstigning og redusert klimagassutslipp. Paris-Avtalen fra 2015 ble vedtatt av nesten alle nasjoner, og forpliktet seg til å begrense den globale temperaturøkningen til under 2°C, mens de forfulgte midler for å begrense den til 1,5°C. Men på nesten alle anstrengelser-oppskalering av fornybar energi, reenergisering av atomkraft eller distribusjon av karbonfangst, utnyttelse og lagring (CCUS) – lagrer vi for tiden de nødvendige banene, mens absolutte globale utslipp fortsetter å stige. Ambisjon og haster er ikke nok; vi trenger også pragmatiske løsninger.
I 2009 spurte Et Cambridge University-team, bekymret for mangelen på reell fremgang, det enkle spørsmålet: hva ville gjøre en stor forskjell? De fant at globale karbonutslipp ble drevet av tre nesten like aktiviteter: energibruk i bygninger, kjøretøy og industri. For bygninger og kjøretøy var effektivitetsforbedringer og teknologibytte klare tekniske veier for å redusere utslipp, men industrien var allerede relativt effektiv, hadde få levedyktige produksjonsalternativer og stod overfor betydelig fremtidig materialetterspørselvekst. Som sådan industrien har blitt merket ‘vanskelig å decarbonise’.
Cambridge-teamets anerkjente bok, Sustainable Materials: Med Begge Øynene Åpne (Allwood et al. 2012), skisserer dekarboniseringsutfordringene industrien står overfor og vurderer alle tilgjengelige alternativer. Boken presenterer to tilnærminger. ‘With one eye open’ beskriver en rekke tekniske alternativer som forfølges: energieffektivitet, varmefangst, nye prosessruter, CCUS og karbonisert elektrisitet. Teamet modellerte baner av disse teknologiene til 2050, for fem materialer. Hvis hver teknologi ble distribuert, til sin tekniske grense, i hver bransje, kunne utslippene per tonn materiale halveres. Etterspørselen etter disse materialene forventes imidlertid å doble innen 2050, noe som resulterer i null absolutte utslippsbesparelser. Dette er helt klart et problem!
‘With both eyes open’ skisserer et alternativt utvalg av begrensningsalternativer, samlet under banneret’ materialeffektivitet’: bruk av mindre materiale ved design, reduksjon av avkastningstap, viderekobling av produksjonsskrot, gjenbruk av metallkomponenter, produkter med lengre levetid og reduksjon av endelig etterspørsel. Disse seks alternativene hadde tradisjonelt blitt oversett av industrien, men med nye forretningsmetoder og modeller, kunne disse bli lønnsomme og redusere utslippene. Modellering av disse alternativene var utfordrende, men resultatene viste at å forfølge materialeffektivitet på tvers av de fem materialene kunne halvere utslippene per tonn materiale innen 2050. Kombinere begge alternativene sammen (ett øye og begge øynene åpne) kan føre til en 75% reduksjon i utslipp per tonn, tilsvarende en halvering av absolutte utslipp-noen reell fremgang!
Begge tilnærmingene står overfor betydelige utfordringer, og det kreves fortsatt mye innsats for å kunne distribuere et hvilket som helst alternativ i stor skala.
et sentralt spørsmål å komme ut av denne analysen er: hva skal industrien gjøre? Å redusere avkastningstap i metallindustrien er en god start: for tiden gjør 25% av alt stål og 50% av alt aluminium aldri det til et produkt, men smelter på nytt i anlegget, kaster bort energi og produserer uønskede utslipp. En annen er å lukke gapet mellom de beste og verste utførende anleggene, som kan være så store som 30% for enkelte næringer. For å gjøre dette krever en ny metodisk tilnærming som vurderer samspillet mellom energi og materialer i prosessanlegg og gir en sammenlignbar beregning av hvor effektivt planter omdanner ressurser (energi og materialer) til produkter. Ressurseffektivitet gir en slik tilnærming.
Ressurseffektivitet
Forbedring av industriell ressurseffektivitet er et av de mest kostnadseffektive alternativene for samtidig å unngå å kaste bort knappe og giftige ressurser, redusere driftskostnader OG CO2-utslipp, og forbedre responsen til fremtidige klimareguleringer. Å forstå den nåværende tilstanden til et anleggets ressursbruk, faktorene som driver det og mulighetene som er tilgjengelige for å minimere det, er faktisk en forutsetning for at selskapene skal forbli konkurransedyktige.
den gode nyheten er at det er overveldende bevis for at forbedringspotensialet for sirkulære og ressurseffektiviseringstiltak i prosessindustrien er stort. Den nåværende mengden av beregninger er imidlertid ineffektive: de kritiseres for ikke å kvantifisere energi-og miljøkonsekvensene av forbedringsintervensjoner. Videre gir disse beregningene vanligvis innsikt på land eller globalt nivå, men er vanskelige å anvende på ressursintensiv materialproduksjon. For slike næringer betyr bruk av sirkulasjonsstrategier for å redusere utslipp i praksis å redusere samlede ressursinnganger og sløsing med (energi og materialer) per tonn produkt.
vi vet at måling er dogmet for industriell produksjon. Å forstå et selskaps pålitelighet, sikkerhet eller produksjonskvalitet krever sporing av relevante ytelsesmålinger. Ressurseffektivitet er ikke annerledes. Det første trinnet i å bli mer ressurseffektiv innebærer å sette et tall på den. Administrerende direktører fra ressurskrevende sektorer kommer under økt press fra aksjonærene for å avsløre hvordan de forbereder seg på lavkarbonøkonomien og for å demonstrere sine bærekraftige forretningsstrategier. Dette presset oversetter deretter til krav til nettstedsledere for å kvantifisere deres operasjonelle ressurseffektivitet. Men ledere sliter med å komme opp med en meningsfull beregning.
så, hvordan kan et selskap gå om tilstrekkelig måle sin integrerte ressurseffektivitet? Sammen Med University Of Cambridge har Emerson utviklet en ingeniørløsning basert på veletablert termodynamikk. Selv utviklet på 1900-tallet, har denne metoden (kjent som exergy eller tilgjengelighet) opplevd en renessanse i de siste to tiårene.
tilnærmingen sporer ressursbruk på tvers av hele produksjonssystemer og karakteriserer ressurser som en kombinasjon av to komponenter: en kjemisk del, basert på ressursens sammensetning og konsentrasjon; og en fysisk del, som står for ressursens temperatur og trykk. Ved å bruke termodynamikk til å disaggregere kjemiske og fysiske ressurskomponenter kan vi også måle kvaliteten og mengden av disse ressursene. Dette er viktig fordi ikke alle ressurser er like verdifulle. Vi ønsker å sikre at effektivitetsforbedringstiltakene vi identifiserer, fokuserer på de ressursene som utgjør den største forskjellen FOR CO2-utslipp.
I Motsetning til konvensjonelle beregninger av energiintensitet eller materialeffektivitet, integrerer denne nye indikatoren energi og materialstrømmer i et enkelt, dimensjonsløst tall. Ved å gjøre det konsoliderer det flere Kpier som for tiden måler ressursbruk fra forskjellige standpunkter. Som et resultat, produsenter er bemyndiget til å ta de riktige valgene til rett tid, samtidig utvide bredden av effektivitet alternativer tilgjengelig og fange uunngåelig avveininger.
Basert på dette kan vi nå måle ressurseffektivitet som et forhold mellom nyttige ressursutganger og ressursinnganger. Resultatene fra disse metodene er basert på nøyaktige energi – og materialflytsensordata og underbygges gjennom strenge datainnsamlings -, rengjørings-og analyseprosesser.
Bedrifter Med et meningsfylt mål på ressurseffektivitet kan nå administrere og spore ressurseffektiviteten fra bunnen av – det være seg gjennom sanntidsstyringssystemer, operasjonelle ytelsesvurderinger eller utvikling av sektoromfattende benchmarks. Integrering av alle tre aktivitetene langs lederstigen og på tvers av verdikjeden ville være det ideelle.
Engineering redefined
Vi har tatt enorme fremskritt i å gjøre prosessindustriene som vi jobber i trygge. Vi må nå takle spørsmålet om klimaendringer og karbonnøytralitet med samme besluttsomhet. I karriereminnet til mange av oss preget alvorlige skader og dødsfall driften av prosessindustrien. Det har vært og blir gjort store anstrengelser for å løse dette. Ideen om null skader har skiftet fra å være en vill ambisjon til forventet norm med sikkerhet et sentralt fokus for hver kjemisk ingeniør. Vi har omgitt oss med praksis, prosedyrer og forskrifter som institusjonaliserer denne tenkningen og sikrer kontinuerlig forbedring, men til hvilken pris for vårt yrke?
i de siste 30-40 årene har de definerende egenskapene til ingeniører endret seg. Som prosedyrer har blitt automatisert og institusjonalisert, og sikkerhetspraksis standardisert og formalistisk, noen hevder at ingeniører har flyttet ned spekteret fra regelbrytere og regel beslutningstakere til å være overveiende regel tilhengere. Effektivitet og konformitet har passert innovasjon og kreativitet som de mest verdifulle egenskapene.
Ironisk nok, da vår vilje og evne som yrke til å innovere er redusert, står vi overfor kanskje den største utfordringen av alle-hvordan beskytte planeten vår mot klimaendringene uten å skade de økonomiske systemene som har gjort så mye for å heve folk ut av fattigdom. Det har aldri vært et mer presserende behov for kvaliteter og evner som har definert ingeniør og ingeniører i århundrer. Vi må gjenoppdage vår arv og lære å belønne risikotaking og alternativ tenkning – uten å gå på kompromiss med sikkerheten. Vi må fremme en fornyet følelse av å lage regler og lære å tolerere og håndtere en passende mengde regelbrudd – fordi hvis vi ikke gjør det, og vi ikke klarer å leve opp til vårt ansvar for og evne til å påvirke klimaendringene, er det ingen alternative grupper med kunnskap og kompetanse som er nødvendig for å ta vår plass.
Sentralt i dette er det pågående behovet for å tiltrekke seg de rette talentene, utvikle og beholde dem innenfor yrket.
vi må spesielt pleie og støtte de med tankegangen til å utfordre atferd og gjøre de nye reglene avgjørende for å overvinne denne siste store utfordringen.
Offentlig oppfatning av vår bransje er feil og misforstått, og vi må sørge for at vi ikke viderefører myten. Det er en bølge av aktivitet fra ingeniører og industri for å takle disse største utfordringene-å jobbe sammen gjennom organisasjoner Og allianser Som Oil & Gas Climate Initiative (Ogci) og Task Force on Climate-related Disclosures (TFCD) for å sikre at fremgangen er så rask og virkningsfull som mulig. IChemE har revidert sin egen strategi for å passe MED FNS Bærekraftsmål og Tekniske Store Utfordringer (gå og se på dem hvis du ikke vet hva DE er).
vi vil fortsette disse temaene og begynne å endre samtalen PÅ APAC 2019, hvor ledende figurer fra feltet prosessautomatisering og kontroll vil samles for å se på temaer så forskjellige som bærekraft, nye teknologier og cybersikkerhet. For mer informasjon, besøk: https://www.icheme.org/career/events/advances-in-process-automation-and-control/