ao longo da história os engenheiros tiveram um impacto profundo na sociedade e no mundo. Desde os antigos gregos e romanos, a proeza da engenharia permitiu e impulsionou as economias que apoiavam os impérios. A primeira e a segunda revoluções industriais trouxeram consigo a formalização da profissão de engenharia. O que significa ser um engenheiro se entrelaçou com o impacto dos grandes desafios que estavam sendo enfrentados na época.Estes “grandes desafios” caracterizaram, consciente ou não, o que significa ser engenheiro. A engenharia Civil surgiu da aspiração de aplicar tecnologias desenvolvidas para fins militares em benefício de uma sociedade civil mais ampla. A industrialização impulsionou os requisitos para novas especializações em Engenharia Mecânica e mais tarde em Engenharia Elétrica. Mais recentemente, a emergência de indústrias com utilização intensiva de energia exigiu uma nova geração de disciplinas, incluindo a nossa própria engenharia química e de processos. À medida que avançamos através de uma quarta revolução baseada em dados e comunicações, sem dúvida surgirá outro conjunto de disciplinas.Como profissão, devemos ter muito orgulho no que conseguimos: milhares de milhões foram retirados da pobreza; a educação e a boa saúde tornaram-se a norma esperada na maioria dos países; as economias são vibrantes com inovação e criatividade. Mas também temos de assumir a responsabilidade pelo impacto que o progresso teve: a poluição põe em risco os ecossistemas em todo o planeta; há um esgotamento sem precedentes dos recursos não renováveis; e, acima de tudo, as alterações climáticas e o aquecimento global ameaçam a própria existência da sociedade. Talvez pela primeira vez na história enfrentemos um grande desafio da nossa própria criação!
enfrentar as alterações climáticas
a comunidade global não carece de ambição, nem de urgência, no que se refere às alterações climáticas. Durante mais de trinta anos, o Painel Intergovernamental para as alterações climáticas (IPCC) expôs os argumentos científicos para as alterações climáticas, limitando o aumento da temperatura global e reduzindo as emissões de gases com efeito de estufa. O Acordo de Paris de 2015 foi adotado por quase todas as nações, comprometendo-se a limitar o aumento da temperatura global a menos de 2°C, enquanto busca meios para limitá-lo a 1,5°C. No entanto, em quase todos os esforços – aumento da escala de energias renováveis, reenergização nuclear, ou implantação de captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS)-estamos atualmente desfasados das trajetórias necessárias, enquanto as emissões globais absolutas continuam a aumentar. A ambição e a urgência não são suficientes; precisamos também de soluções pragmáticas.
em 2009, uma equipe da Universidade de Cambridge, preocupada com a falta de progresso real, fez a pergunta simples: o que faria uma grande diferença? Eles descobriram que as emissões globais de carbono foram impulsionadas por três atividades quase iguais: utilização de energia nos edifícios, nos veículos e na indústria. Para edifícios e veículos melhorias de eficiência e mudança de tecnologia foram caminhos técnicos claros para reduzir as emissões, mas a indústria já era relativamente eficiente, possuía poucas alternativas de produção viáveis, e estava enfrentando um crescimento significativo da demanda de materiais no futuro. Como tal, a indústria foi rotulada como “difícil de descarbonizar”.
o aclamado livro da equipe de Cambridge, materiais sustentáveis: Com ambos os olhos abertos (Allwood et al. 2012), descreve os desafios de descarbonização enfrentados pela indústria e analisa todas as opções disponíveis. O livro apresenta duas abordagens. “Com um olho aberto” descreve uma série de opções técnicas em curso: eficiência energética, captura de calor, novas rotas de processo, CCUS e electricidade descarbonizada. A equipe modelou trajetórias dessas tecnologias até 2050, para cinco materiais. Se cada tecnologia fosse implantada, até ao seu limite técnico, em cada indústria, então as emissões por tonelada de material poderiam ser reduzidas para metade. No entanto, espera-se que a procura destes materiais duplique até 2050, o que resultará numa redução absoluta de emissões nula. Isto é claramente um problema!
“com ambos os olhos abertos” descreve uma gama alternativa de opções de mitigação, colada sob a bandeira da “eficiência dos materiais”: utilizar menos material por projecto, reduzir as perdas de rendimento, desviar sucata de fabrico, reutilizar componentes metálicos, Produtos de vida mais longa e reduzir a procura final. Estas seis opções tinham sido tradicionalmente negligenciadas pela indústria, mas com novas abordagens de negócios e modelos, estes poderiam se tornar rentáveis e mitigar as emissões. A modelização destas opções foi um desafio, mas os resultados mostraram que a busca da eficiência material entre os cinco materiais poderia reduzir para metade as emissões por tonelada de material até 2050. A combinação de ambas as opções (um olho e ambos os olhos abertos) poderá conduzir a uma redução de 75% das emissões por tonelada, o que equivale a uma redução para metade das emissões absolutas—alguns progressos reais!
ambas as abordagens enfrentam desafios significativos e ainda é necessário muito esforço para implementar com sucesso qualquer opção à escala.Uma questão-chave que emerge desta análise é: o que deve a indústria fazer? Reduzir as perdas de rendimento nas indústrias metalúrgicas é um bom começo: actualmente 25% de todo o aço e 50% de todo o alumínio, nunca o transforma em produto, mas é re-derretido dentro da fábrica, desperdiçando energia e produzindo emissões indesejadas. Outra é fechar o fosso entre as melhores e as piores plantas de desempenho, que pode ser tão grande como 30% para algumas indústrias. Para isso, é necessária uma nova abordagem metodológica que considere as interações entre energia e materiais em plantas de processo e forneça uma métrica comparável de como as plantas transformam os recursos (energia e materiais) em produtos. A eficiência dos recursos proporciona essa abordagem.
eficiência de Recursos
Melhorar industrial, a eficiência dos recursos é um dos mais rentável opções, simultaneamente, evitar o desperdício de escassos e tóxicos recursos, reduzir custos operacionais e de emissões de CO2 e melhorar a capacidade de resposta para o clima futuro regulamentos. Com efeito, a compreensão do estado actual da utilização dos recursos de uma instalação, dos factores que a impulsionam e das oportunidades disponíveis para a minimizar constitui um pré-requisito para que as empresas se mantenham competitivas.
a boa notícia é que existem provas esmagadoras de que o potencial de melhoria das medidas circulares e de eficiência dos recursos nas indústrias de Processo é vasto. No entanto, a actual série de métricas é ineficaz: são criticadas por não quantificarem adequadamente os impactos energéticos e ambientais das intervenções de melhoria. Além disso, estas métricas normalmente fornecem informações a nível nacional ou global, mas são difíceis de aplicar à produção de materiais com utilização intensiva de recursos. Para essas indústrias, a aplicação de estratégias de circularidade para reduzir as emissões na prática significa a redução de entradas globais de recursos e resíduos de (energia e materiais) por tonelada de produto.Sabemos que a medição é o dogma da produção industrial. A compreensão da confiabilidade, segurança ou qualidade de produção de uma empresa requer o acompanhamento de suas métricas de desempenho relevantes. A eficiência dos recursos não é diferente. O primeiro passo para tornar-se mais eficiente em termos de recursos envolve colocar um número sobre ele. Os CEOs de setores intensivos em recursos estão sob pressão crescente dos acionistas para divulgar como eles estão se preparando para a economia de baixo carbono e para demonstrar suas estratégias de negócios sustentáveis. Esta pressão, em seguida, se traduz em demandas para os gestores de site para quantificar sua eficiência de recursos operacionais. No entanto, os gerentes estão lutando para chegar a uma métrica significativa.Como pode uma empresa medir adequadamente a sua eficiência integrada de recursos? Juntamente com a Universidade de Cambridge, a Emerson desenvolveu uma solução de engenharia baseada em termodinâmica bem estabelecida. Embora concebido em 1900, este método (comumente conhecido como exergia ou disponibilidade) experimentou um renascimento nas últimas duas décadas.
A abordagem de traços uso de recursos na totalidade dos sistemas de produção e caracteriza recursos como uma combinação de dois componentes: uma porção química, baseada na composição e concentração do recurso; e uma porção física, que responde pela temperatura e pressão do recurso. A utilização da termodinâmica para desagregar componentes de recursos químicos e físicos também nos permite medir a qualidade, bem como a quantidade desses recursos. Isto é fundamental porque nem todos os recursos são igualmente valiosos. Queremos assegurar que as medidas de melhoria da eficiência que identificamos se concentrem nos recursos que fazem a maior diferença em relação às emissões de CO2.Ao contrário das métricas convencionais de intensidade de energia ou eficiência dos materiais, Este novo indicador integra os fluxos de energia e materiais num único número adimensional. Ao fazê-lo, consolida vários KPIs que atualmente medem o uso de recursos de diferentes pontos de vista. Como resultado, os produtores estão habilitados a fazer as escolhas certas no momento certo, ao mesmo tempo que ampliam a amplitude das opções de eficiência disponíveis e capturam compromissos inevitáveis.
com base nisso, podemos agora medir a eficiência de recursos como um rácio de saídas de recursos úteis para entradas de recursos. Os resultados destes métodos baseiam-se em dados precisos de sensores de fluxo de energia e materiais e são comprovados através de rigorosos processos de recolha de dados, Limpeza e análise.Armado com uma medida significativa de eficiência de recursos, as empresas podem agora gerenciar e rastrear sua eficiência de recursos a partir de baixo para cima, seja através de sistemas de gestão em tempo real, análises de desempenho operacional ou o desenvolvimento de benchmarks em todo o setor. A integração das três actividades ao longo da escala de gestão e ao longo da cadeia de valor seria o ideal.
a engenharia redefiniu
demos enormes passos em fazer com que as indústrias de processo que trabalhamos em segurança. Temos agora de abordar a questão das alterações climáticas e da neutralidade do carbono com a mesma determinação. Dentro da carreira-memória de muitos de nós, ferimentos graves e mortes caracterizaram o funcionamento das indústrias de processo. Foram e continuam a ser feitos esforços extraordinários para resolver este problema. A ideia de zero lesões mudou de ser uma aspiração selvagem para a norma esperada com a segurança um foco central de cada engenheiro químico. Rodeámo-nos de práticas, procedimentos e regulamentos que institucionalizam este pensamento e asseguram a melhoria contínua, mas a que custo para a nossa profissão?
nos últimos 30-40 anos, as características definidoras dos engenheiros mudaram. À medida que os procedimentos se tornaram automatizados e institucionalizados, e as práticas de segurança normalizadas e formulaicas, alguns argumentam que os engenheiros mudaram o espectro de quebradores de regras e fabricantes de regras para serem predominantemente seguidores de regras. A eficiência e a conformidade ultrapassaram a inovação e a criatividade como as características mais valorizadas.Ironicamente, à medida que diminui a nossa vontade e capacidade de inovar como profissão, encontramo – nos talvez perante o maior desafio de todos-como proteger o nosso planeta dos impactos das alterações climáticas sem prejudicar os sistemas económicos que tanto fizeram para tirar as pessoas da pobreza. Nunca houve uma necessidade mais urgente para as qualidades e capacidades que definiram engenharia e engenheiros durante séculos. Temos de redescobrir a nossa herança e aprender a recompensar a assunção de riscos e o pensamento alternativo – sem comprometer a segurança. É necessário promover um renovado sentido de criação de regras e aprender a tolerar e gerenciar uma quantidade adequada quebra de regras – porque se não o fizermos, e deixamos de viver nossas responsabilidades e capacidade, o impacto da mudança climática não há alternativa grupos com o conhecimento e a experiência necessárias para tomar o nosso lugar.
é fundamental para isso a necessidade contínua de atrair o talento certo, desenvolvê-lo e mantê-lo dentro da profissão.Particularmente devemos nutrir e apoiar aqueles com a mentalidade de desafiar comportamentos e tornar as novas regras essenciais para superar este último grande desafio.
a percepção pública da nossa indústria é errada e equivocada, e precisamos ter certeza de que não perpetuamos o mito. Há uma onda de atividade de engenheiros e a indústria, para enfrentar este maior dos desafios, trabalhando em conjunto, através de organizações e alianças, tais como o Óleo de & Gás Iniciativa Climática (OGCI) e a Força-Tarefa relacionadas com o Clima Divulgações (TFCD) para assegurar o progresso é tão rápido e impactante possível. IChemE revisou sua própria estratégia para se encaixar com os objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU e grandes desafios de Engenharia (vá e dê uma olhada neles se você não sabe o que eles são).Continuaremos estes temas e começaremos a mudar a conversa no APAC 2019, onde figuras líderes do campo da automação e controle de processos se reunirão para olhar temas tão diversos como sustentabilidade, tecnologias emergentes e segurança cibernética. Para mais informações, visite: https://www.icheme.org/career/events/advances-in-process-automation-and-control/