Ο Vineeth Ram, Chief Sustainability Officer της OLI Systems, ηγείται της στρατηγικής βιωσιμότητας, των σχέσεων με την κυβέρνηση, των στρατηγικών ερευνητικών συνεργασιών και των πρωτοβουλιών σε αναδυόμενες αγορές στην OLI. Η δραστηριότητά του καλύπτει κρίσιμα υλικά, δέσμευση, αξιοποίηση και αποθήκευση άνθρακα, γεωθερμική ενέργεια, βιομηχανικό νερό, διάβρωση και ακεραιότητα εξοπλισμού, με έμφαση στη μετατροπή της καινοτομίας στη χημεία σε βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές μεγάλης κλίμακας
Σε αποκλειστική συνέντευξή του στο AL Circle, ο Vineeth Ram, Chief Sustainability Officer της OLI Systems, μοιράζεται τις απόψεις του για την επεξεργασία σπάνιων γαιών στις Ηνωμένες Πολιτείες, την αυξανόμενη ζήτηση της χώρας για σπάνιες γαίες και τον οδικό χάρτη για τη μείωση της εξάρτησης από την Κίνα. Όπως επισημαίνει, η πλήρης αυτάρκεια δεν αποτελεί ρεαλιστικό στόχο βραχυπρόθεσμα, ωστόσο θεωρεί εφικτή μια σημαντική μείωση της εξάρτησης.
Αναφερόμενος στην αύξηση της ζήτησης για αλουμίνιο και άλλα κρίσιμα ορυκτά, εξηγεί ότι μέταλλα όπως το γάλλιο, ο γραφίτης και οι σπάνιες γαίες είναι πιθανό να καταγράψουν υψηλότερους ρυθμούς ανάπτυξης σε ποσοστιαία βάση σε σχέση με το αλουμίνιο, κυρίως επειδή ξεκινούν από πολύ μικρότερη βάση ζήτησης.
Παράλληλα, υπογραμμίζει ότι το αλουμίνιο αναγνωρίζεται ολοένα και περισσότερο διεθνώς ως κρίσιμο και στρατηγικό ορυκτό, λόγω της αυξανόμενης χρήσης του στα δίκτυα ηλεκτρισμού, την αεροδιαστημική, την άμυνα και τις τεχνολογίες καθαρής ενέργειας. Παράλληλα, καταθέτει τις απόψεις του για τον βασικό δρόμο απανθρακοποίησης της βιομηχανίας αλουμινίου, ο οποίος περιλαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια χαμηλών εκπομπών άνθρακα, αύξηση της ανακύκλωσης, βελτίωση της ενεργειακής και παραγωγικής αποδοτικότητας και τεχνολογίες αδρανών ανόδων.
Ο Vineeth Ram ηγείται της στρατηγικής βιωσιμότητας, των σχέσεων με την κυβέρνηση, των στρατηγικών ερευνητικών συνεργασιών και των πρωτοβουλιών σε αναδυόμενες αγορές στην OLI. Η δραστηριότητά του καλύπτει κρίσιμα υλικά, δέσμευση, αξιοποίηση και αποθήκευση άνθρακα, γεωθερμική ενέργεια, βιομηχανικό νερό, διάβρωση και ακεραιότητα εξοπλισμού, με έμφαση στη μετατροπή της καινοτομίας στη χημεία σε βιομηχανικές και εμπορικές εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.
Η συνέντευξη σε μορφή ερωταπαντήσεων
Η συνέντευξη σε μορφή ερωταπαντήσεων
AL Circle: Με την Κίνα να κυριαρχεί στην επεξεργασία και διύλιση σπάνιων γαιών και στην κατασκευή μαγνητών, πόσο ρεαλιστικό είναι για τις ΗΠΑ και άλλες χώρες να μειώσουν ουσιαστικά την εξάρτησή τους; Ποια είναι τα βασικά εμπόδια που θα μπορούσαν να δυσκολέψουν αυτή την προσπάθεια;
Vineeth Ram: Είναι ρεαλιστικό να μειωθεί η εξάρτηση, αλλά ούτε ρεαλιστικό ούτε απαραίτητο να αναμένουμε πλήρη αυτάρκεια στο άμεσο μέλλον. Ο πιο πρακτικός στόχος είναι μια διαφοροποιημένη και ανθεκτική εφοδιαστική αλυσίδα, στην οποία καμία χώρα δεν θα ελέγχει όλα τα στάδια, από την εξόρυξη και τον διαχωρισμό έως τα μέταλλα, τα κράματα, την πιστοποίηση εξαρτημάτων και την κατασκευή μαγνητών.
Το σημαντικότερο εμπόδιο συχνά δεν είναι η διαθεσιμότητα μεταλλεύματος. Είναι το ενδιάμεσο στάδιο της αλυσίδας: η μετατροπή πρώτων υλών με μεταβλητά χαρακτηριστικά σε προϊόντα που πληρούν με συνέπεια αυστηρές προδιαγραφές καθαρότητας και απόδοσης. Ο διαχωρισμός και η διύλιση σπάνιων γαιών περιλαμβάνουν σύνθετες υδρομεταλλουργικές διεργασίες, πολλαπλά στάδια, ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ μετάλλων και προσδετών, αυστηρά όρια pH και οξειδοαναγωγής, σημαντική χρήση αντιδραστηρίων και κατάλοιπα που πρέπει να διαχειρίζονται με υπεύθυνο τρόπο. Τα νέα έργα πρέπει επίσης να αντιμετωπίσουν ζητήματα αδειοδοτήσεων, υψηλών κεφαλαιακών απαιτήσεων, εξειδικευμένου ανθρώπινου δυναμικού και εξοπλισμού, πιστοποίησης από πελάτες, εξασφάλισης απορρόφησης της παραγωγής και ανταγωνισμού από καθιερωμένους παραγωγούς που λειτουργούν σε μεγάλη κλίμακα.
Η λύση, επομένως, απαιτεί ένα ολόκληρο οικοσύστημα και όχι μια σειρά μεμονωμένων επενδύσεων. Κυβερνήσεις, εθνικά εργαστήρια, πανεπιστήμια, τεχνολογικές εταιρείες, μεταποιητές, κατασκευαστές και τελικοί χρήστες πρέπει να αναπτύσσουν από κοινού τα έργα, ώστε η παραγωγή στην αρχή της αλυσίδας να συνδέεται με πιστοποιημένες αγορές στο τέλος της.
Σε αυτό το σημείο καθοριστική σημασία έχει η διαρκής καινοτομία στη χημεία. Η OLI είναι ιδρυτικό μέλος της βιομηχανίας στο Critical Materials Innovation Hub του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας από το 2013. Η μακροχρόνια έρευνα με εθνικά εργαστήρια, πανεπιστήμια και βιομηχανικούς εταίρους έχει διευρύνει τη διαθέσιμη γνώση στη χημεία και στις διεργασίες για τις σπάνιες γαίες, το λίθιο, το νικέλιο, το κοβάλτιο και το μαγγάνιο.
Η γνώση αυτή ενσωματώνεται στη συνέχεια σε μοντέλα και βάσεις δεδομένων που μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν σε μελλοντικά ερευνητικά και βιομηχανικά έργα. Με αυτή την έννοια, η τεχνολογία λειτουργεί ως πολλαπλασιαστής γνώσης: κάθε επικυρωμένο ερευνητικό πρόγραμμα ενισχύει την πλατφόρμα που είναι διαθέσιμη για το επόμενο έργο.
Η προγνωστική μοντελοποίηση διεργασιών μπορεί να συμβάλει στη μείωση του τεχνικού και οικονομικού κινδύνου σε ολόκληρη την ανάπτυξη ενός έργου. Μπορεί να συγκρίνει διαφορετικές μεθόδους έκπλυσης και διαχωρισμού, να εντοπίζει ρεαλιστικά παράθυρα λειτουργίας, να προβλέπει ανεπιθύμητες κατακρημνίσεις, να εκτιμά τις απαιτήσεις σε αντιδραστήρια και να επικεντρώνει τα πειράματα στις πιο υποσχόμενες συνθήκες. Η τεχνητή νοημοσύνη που βασίζεται στη χημεία μπορεί στη συνέχεια να διερευνήσει έναν πολύ μεγαλύτερο χώρο σχεδιασμού, ενώ τα μοντέλα πρώτων αρχών και η πειραματική επικύρωση αποτρέπουν την υποβολή προτάσεων που είναι χημικά αδύνατες ή μη ασφαλείς.
Κανένα μοντέλο δεν εξαλείφει την ανάγκη για πιλοτικές μονάδες και πιστοποίηση. Η αξία του είναι να καθιστά κάθε πείραμα, πιλοτική εκστρατεία και επενδυτική απόφαση πιο χρήσιμη και πιο ενημερωμένη. Αυτό μπορεί να συντομεύσει τους κύκλους ανάπτυξης, να περιορίσει τη δοκιμή και το σφάλμα και να αυξήσει την πιθανότητα ένα τεχνικά υποσχόμενο σύστημα να μετατραπεί σε αξιόπιστη εμπορική λειτουργία.
AL Circle: Το αλουμίνιο αναγνωρίζεται ως κρίσιμο υλικό μαζί με άλλα ορυκτά. Από άποψη βιωσιμότητας και βιομηχανίας, τι διαφοροποιεί τη στρατηγική σημασία του αλουμινίου και πώς συγκρίνεται η αύξηση της ζήτησής του με άλλα κρίσιμα ορυκτά στις ΗΠΑ, την ΕΕ και το Ηνωμένο Βασίλειο;
Vineeth Ram: Το αλουμίνιο έχει στρατηγική σημασία για διαφορετικούς λόγους από πολλά σπάνια ή εξειδικευμένα ορυκτά. Η σημασία του προκύπτει από την τεράστια κλίμακα παραγωγής του, το εύρος των εφαρμογών του και τον ρόλο του ως βασικού υλικού σε τομείς όπως οι μεταφορές, τα δίκτυα ηλεκτρισμού, οι κατασκευές, η συσκευασία, η αεροδιαστημική, η άμυνα και οι τεχνολογίες καθαρής ενέργειας. Είναι επίσης εξαιρετικά ανακυκλώσιμο, αν και η πραγματική περιβαλλοντική και οικονομική απόδοση της ανακύκλωσης εξαρτάται από τη συλλογή, τη διαλογή, τη διαχείριση των κραμάτων, τον έλεγχο των προσμίξεων και την ενέργεια που χρησιμοποιείται για την επανατήξη.
Ταυτόχρονα, η παραγωγή πρωτογενούς αλουμινίου είναι ιδιαίτερα ενεργοβόρα. Αυτό δημιουργεί μια σημαντική αντίφαση: το αλουμίνιο είναι απαραίτητο για την ηλεκτροκίνηση και την απανθρακοποίηση, όμως η ίδια η αλυσίδα αξίας του πρέπει να συνεχίσει να μειώνει την κατανάλωση ενέργειας, τις εκπομπές, την κατανάλωση νερού και τα απόβλητα. Η καθαρότερη ηλεκτρική ενέργεια, τα υψηλότερα ποσοστά ανακύκλωσης, η βελτιωμένη απόδοση, η εντατικοποίηση των διεργασιών, ο καλύτερος έλεγχος των προσμίξεων και οι τεχνολογίες διύλισης και τήξης χαμηλότερων εκπομπών άνθρακα είναι όλα κρίσιμα.
Η αναγνώριση σε επίπεδο πολιτικής γίνεται ολοένα και πιο σαφής. Το αλουμίνιο περιλαμβάνεται στον τελικό κατάλογο κρίσιμων ορυκτών των Ηνωμένων Πολιτειών για το 2025. Η Ευρωπαϊκή Ένωση αντιμετωπίζει την αλυσίδα αξίας βωξίτη-αλουμίνας-αλουμινίου ως κρίσιμη και στρατηγική, ενώ το Ηνωμένο Βασίλειο περιλαμβάνει το αλουμίνιο στο πλαίσιο των κρίσιμων και αναπτυξιακών ορυκτών του.
Οι συγκρίσεις της ζήτησης πρέπει να γίνονται με προσοχή. Το λίθιο, ο γραφίτης και ορισμένα στοιχεία σπάνιων γαιών μπορεί να αναπτυχθούν ταχύτερα σε ποσοστιαία βάση, επειδή ξεκινούν από πολύ μικρότερη βάση. Το αλουμίνιο μπορεί να παρουσιάζει πιο μέτρια ποσοστιαία ανάπτυξη, αλλά αντιπροσωπεύει ασύγκριτα μεγαλύτερους φυσικούς όγκους και χρησιμοποιείται σε πολύ περισσότερους κλάδους. Η στρατηγική του σημασία, επομένως, δεν αφορά μόνο τον ρυθμό αύξησης της ζήτησης, αλλά και τις συνέπειες που θα είχε μια διαταραχή σε ολόκληρη την οικονομία.
Η αλυσίδα αξίας του αλουμινίου μπορεί επίσης να συμβάλει στην προμήθεια άλλων κρίσιμων υλικών. Τα υγρά και τα κατάλοιπα από την επεξεργασία του βωξίτη μπορεί να περιέχουν γάλλιο, σκάνδιο, τιτάνιο και στοιχεία σπάνιων γαιών. Η ερυθρά λάσπη, ειδικότερα, δείχνει πώς ένα ιστορικά θεωρούμενο απόβλητο μπορεί να μετατραπεί σε δευτερογενή πόρο. Η πρόκληση δεν είναι απλώς η ύπαρξη πολύτιμων στοιχείων, αλλά το κατά πόσο μπορούν να ανακτηθούν επιλεκτικά, με ασφάλεια και οικονομικά από μια σύνθετη μήτρα πλούσια σε σίδηρο και ιδιαίτερα αλκαλική.
Σε αυτό το σημείο η υδρομεταλλουργική μοντελοποίηση μπορεί να προσφέρει σημαντική αξία. Προβλέποντας τη χημική μορφή των μετάλλων, τη διαλυτότητα, τη συμπλοκοποίηση, την κατανάλωση οξέων και βάσεων, την κατακρήμνιση και τις ανταγωνιστικές αντιδράσεις, η βιομηχανία μπορεί να συγκρίνει διαφορετικές διαδρομές ανάκτησης πριν δεσμεύσει πόρους σε μεγάλης κλίμακας πειραματικά προγράμματα ή εξοπλισμό. Η καλύτερη κατανόηση της χημείας μπορεί να βελτιώσει την απόδοση, να μειώσει τα απόβλητα, να περιορίσει την κατανάλωση ενέργειας και νερού και να επιτρέψει την ασφαλή λειτουργία των εγκαταστάσεων για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, ενισχύοντας τόσο τη βιωσιμότητα όσο και την κερδοφορία.
AL Circle: Το γάλλιο, που προέρχεται από τον βωξίτη, είναι κρίσιμο για τους ημιαγωγούς, την άμυνα και την ηλιακή τεχνολογία. Δεδομένου ότι οι ΗΠΑ δεν διαθέτουν εγχώρια παραγωγή βωξίτη, πόσο εξαρτάται η χώρα από τις εισαγωγές και ποιες είναι οι επιπτώσεις για το κόστος και τα περιθώρια κέρδους της μεταποίησης;
Vineeth Ram: Οι Ηνωμένες Πολιτείες δεν παράγουν σήμερα γάλλιο χαμηλής καθαρότητας ή μη διυλισμένο και εξαρτώνται από τις εισαγωγές για την κάλυψη αυτής της ανάγκης. Το γάλλιο χρησιμοποιείται κυρίως σε σύνθετους ημιαγωγούς, όπως το αρσενικούχο γάλλιο και το νιτρίδιο του γαλλίου, οι οποίοι αξιοποιούνται στις επικοινωνίες, στα ηλεκτρονικά ισχύος, στα αμυντικά συστήματα, στα LED, στις ηλιακές τεχνολογίες και σε άλλες προηγμένες εφαρμογές.
Η ευπάθεια δεν οφείλεται μόνο στην απουσία εγχώριας παραγωγής βωξίτη. Το γάλλιο συνήθως ανακτάται ως παραπροϊόν πολύ μεγαλύτερων δραστηριοτήτων επεξεργασίας βωξίτη ή ψευδαργύρου. Ο στρατηγικός περιορισμός είναι η περιορισμένη διαθεσιμότητα μιας ολοκληρωμένης αλυσίδας ανάκτησης, καθαρισμού και διύλισης που μπορεί να παράγει σταθερά υλικό προδιαγραφών κατάλληλων για ημιαγωγούς.
Για πολλά προϊόντα τελικού σταδίου, το γάλλιο μπορεί να αντιπροσωπεύει μικρό μέρος του συνολικού κόστους. Ωστόσο, η έλλειψη μιας εισροής μικρού όγκου μπορεί να διακόψει την παραγωγή ενός εξαρτήματος πολύ υψηλότερης αξίας. Οι οικονομικές επιπτώσεις, επομένως, υπερβαίνουν την τιμή του μετάλλου στην αγορά και μπορεί να περιλαμβάνουν αυξημένα αποθέματα, πιστοποίηση προμηθευτών, επανασχεδιασμό διαδικασιών, καθυστερήσεις στις παραδόσεις, απώλεια παραγωγής και πίεση στα περιθώρια κέρδους σε ολόκληρες τις αλυσίδες ημιαγωγών, αεροδιαστημικής, ενέργειας και άμυνας.
Μια διαφοροποιημένη στρατηγική θα πρέπει να περιλαμβάνει προμήθειες από συμμαχικές χώρες, ανάκτηση από την επεξεργασία βωξίτη και ψευδαργύρου, ανακύκλωση και αξιοποίηση υφιστάμενων αποθεμάτων καταλοίπων βωξίτη. Η ερυθρά λάσπη είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα, καθώς μπορεί να περιέχει γάλλιο μαζί με σκάνδιο, τιτάνιο και στοιχεία σπάνιων γαιών. Παράλληλα, αποτελεί μια τεχνικά δύσκολη πρώτη ύλη λόγω της ιδιαίτερα αλκαλικής, πλούσιας σε σίδηρο και χημικά σύνθετης σύστασής της.
Η ανάκτηση αξίας από αυτήν απαιτεί λεπτομερή κατανόηση της χημικής μορφής των μετάλλων, της διαλυτότητας, των ανταγωνιστικών αντιδράσεων κατακρήμνισης και της συμπεριφοράς κατά τον διαχωρισμό. Η εμπειρία που έχει αναπτυχθεί στα συστήματα ανάκτησης σπάνιων γαιών και άλλων κρίσιμων υλικών μπορεί, επομένως, να αξιοποιηθεί άμεσα για την αξιολόγηση των διαδρομών έκπλυσης, καθαρισμού και διαχωρισμού που είναι τεχνικά και οικονομικά βιώσιμες. Η εργασία της OLI σε αυτούς τους τομείς περιλαμβάνει δυνατότητες μοντελοποίησης που μπορούν να βοηθήσουν ερευνητές και developers διεργασιών να αξιολογήσουν αυτές τις σύνθετες αλληλεπιδράσεις πριν δεσμεύσουν σημαντικούς πόρους σε εργαστηριακές και πιλοτικές δοκιμές.
Η τεχνική πρόκληση είναι η επιλεκτικότητα. Πολύτιμα στοιχεία μπορεί να υπάρχουν σε χαμηλές συγκεντρώσεις μέσα σε μια μήτρα που περιέχει πολύ μεγαλύτερες ποσότητες σιδήρου, αλουμινίου, νατρίου, πυριτίου, ασβεστίου και άλλων στοιχείων. Μια διαδικασία ανάκτησης πρέπει να διαχειριστεί όχι μόνο την εκχύλιση, αλλά και τον επακόλουθο καθαρισμό, την ανακύκλωση των αντιδραστηρίων, τη σταθερότητα των καταλοίπων, το ισοζύγιο νερού και τις προδιαγραφές του τελικού προϊόντος.
Η προσομοίωση που βασίζεται στη χημεία μπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν ποια είδη υπάρχουν, πόσο οξύ ή βάση θα καταναλωθεί, πού μπορεί να σχηματιστούν στερεά, ποιοι προσδέτες ή διαλύτες είναι επιλεκτικοί και πώς οι μεταβολές στη σύσταση της πρώτης ύλης επηρεάζουν τη συνολική διεργασία. Σε συνδυασμό με πειράματα και τεχνοοικονομική ανάλυση, αυτή η γνώση μπορεί να βοηθήσει να καθοριστεί εάν μια ιδέα ανάκτησης είναι απλώς χημικά εφικτή ή διαθέτει ρεαλιστική πορεία προς την εμπορική αξιοποίηση.
AL Circle: Εν μέσω της κρίσης πετρελαίου και φυσικού αερίου που προκαλείται από τη Μέση Ανατολή, πώς αξιοποιεί η OLI τις προγνωστικές λύσεις της για να βοηθήσει τους διαχειριστές να προστατεύσουν τα περιουσιακά στοιχεία και να διασφαλίσουν τη συνέχεια του εφοδιασμού, ιδιαίτερα σε ενεργοβόρες βιομηχανίες όπως το αλουμίνιο;
Vineeth Ram: Οι περίοδοι αναταράξεων στις ενεργειακές αγορές ασκούν τεράστια πίεση στους διαχειριστές, οι οποίοι πρέπει να διατηρήσουν την παραγωγή ενώ ταυτόχρονα αντιμετωπίζουν μεταβαλλόμενες πρώτες ύλες, διαφορετικούς ρυθμούς λειτουργίας, περιορισμένα χρονικά περιθώρια συντήρησης και ασταθές κόστος ενέργειας και χημικών. Οι ίδιες συνθήκες μπορούν να αυξήσουν τους κινδύνους για την ακεραιότητα των εγκαταστάσεων. Μια μονάδα μπορεί να χρειαστεί να λειτουργήσει εκτός του συνήθους πλαισίου της ακριβώς τη στιγμή που μια απρογραμμάτιστη διακοπή θα ήταν η πλέον επιζήμια.
Η OLI βοηθά τους διαχειριστές να κατανοήσουν πώς μεταβάλλεται η υποκείμενη χημεία όταν αλλάζουν η θερμοκρασία, η πίεση, η σύσταση, η περιεκτικότητα σε νερό, τα όξινα αέρια, τα άλατα και οι ιχνοποσότητες προσμίξεων. Στην παραγωγή και διύλιση πετρελαίου και φυσικού αερίου, αυτές οι μεταβλητές επηρεάζουν τη διάβρωση, τον σχηματισμό επικαθίσεων ορυκτών και αλάτων, τη συμπεριφορά των φάσεων, την επεξεργασία νερού και την απόδοση των υλικών. Τα προγνωστικά μοντέλα επιτρέπουν στις ομάδες μηχανικών να δοκιμάζουν σενάρια, να καθορίζουν ασφαλή λειτουργικά όρια και να εντοπίζουν πού μπορεί να αυξηθεί ο κίνδυνος πριν το πρόβλημα γίνει εμφανές στην εγκατάσταση.
Για τους παραγωγούς αλουμινίου, οι επιμέρους διεργασίες είναι διαφορετικές, αλλά η βασική αρχή διαχείρισης είναι παρόμοια. Οι ενεργοβόρες εγκαταστάσεις πρέπει να γνωρίζουν μέχρι ποιο σημείο μπορούν να προσαρμόσουν την παραγωγή, την κατανάλωση ενέργειας, τις πηγές νερού, τη σύσταση της πρώτης ύλης ή τα προγράμματα συντήρησης χωρίς να δημιουργήσουν νέα προβλήματα επικαθίσεων, διάβρωσης και ρύπανσης εξοπλισμού, ποιότητας προϊόντος ή αξιοπιστίας.
Τα μοντέλα που βασίζονται στη φυσική μπορούν επίσης να συνδυαστούν με δεδομένα εγκαταστάσεων και τεχνητή νοημοσύνη. Τα δεδομένα δείχνουν τι συμβαίνει, ενώ η χημεία πρώτων αρχών βοηθά να εξηγηθεί γιατί συμβαίνει και κατά πόσο μια σύσταση παραμένει αξιόπιστη εκτός του ιστορικού συνόλου δεδομένων. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε συνθήκες μεταβλητότητας, όταν οι λειτουργίες μπορεί να μετακινηθούν σε καθεστώτα που η εγκατάσταση δεν έχει αντιμετωπίσει στο παρελθόν.
Ο στόχος δεν είναι απλώς η πρόβλεψη μιας αστοχίας. Είναι να βοηθηθούν οι διαχειριστές να διατηρήσουν την ασφαλή παραγωγή, να αποφύγουν τον περιττό συντηρητισμό και να λαμβάνουν τεκμηριωμένες αποφάσεις. Σε περιόδους πίεσης στην προσφορά, ένα σοβαρό ατύχημα ή μια παρατεταμένη διακοπή λειτουργίας θα ήταν επιζήμια όχι μόνο οικονομικά, αλλά και για τις περιβαλλοντικές επιδόσεις και τις ευρύτερες δεσμεύσεις βιωσιμότητας.
AL Circle: Ενέργεια και νερό είναι απαραίτητα τόσο για την παραγωγή αλουμινίου όσο και για τα data centers. Πώς διασφαλίζει η OLI μακροπρόθεσμη, βιώσιμη και αξιόπιστη παροχή σε βιομηχανικούς χρήστες; Σε περιπτώσεις ανταγωνιστικής ζήτησης, πώς θα πρέπει να εξισορροπούνται οι προτεραιότητες με βάση τους οικονομικούς και περιβαλλοντικούς στόχους;
Vineeth Ram: Η OLI δεν παράγει ηλεκτρική ενέργεια ή νερό, επομένως ο ρόλος μας δεν είναι να εγγυηθούμε την προσφορά. Η συμβολή μας είναι να βοηθήσουμε τους βιομηχανικούς χρήστες να αξιοποιούν με μεγαλύτερη παραγωγικότητα, αξιοπιστία και βιωσιμότητα την ενέργεια και το νερό που είναι διαθέσιμα.
Τόσο για τις εγκαταστάσεις αλουμινίου όσο και για τα data centers, η ποιότητα του νερού είναι εξίσου σημαντική με την ποσότητά του. Τα άλατα, το πυρίτιο, η αλκαλικότητα, τα χλωρίδια, τα διαλυμένα αέρια και οι ιχνοπροσμίξεις καθορίζουν πόσο νερό μπορεί να ανακυκλωθεί, πόσοι κύκλοι συμπύκνωσης είναι δυνατοί, ποιες μέθοδοι επεξεργασίας είναι βιώσιμες και πού οι επικαθίσεις, η διάβρωση ή η ρύπανση του εξοπλισμού θα περιορίσουν την αξιοπιστία.
Η προγνωστική χημεία και η προσομοίωση διεργασιών μπορούν να αξιολογήσουν εναλλακτικές πηγές νερού, στρατηγικές νερού ψύξης, συστήματα αφαλάτωσης ή μεμβρανών, συμπύκνωση άλμης, χημική επεξεργασία, επαναχρησιμοποίηση και επιλογές μηδενικής απόρριψης υγρών αποβλήτων. Ένα ψηφιακό δίδυμο μπορεί στη συνέχεια να συνδυάσει λειτουργικά δεδομένα με μοντέλα πρώτων αρχών, ώστε οι συστάσεις να προσαρμόζονται όταν αλλάζουν η χημεία του νερού, οι καιρικές συνθήκες, το θερμικό φορτίο και οι συνθήκες παραγωγής.
Η ίδια προσέγγιση σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής εφαρμόζεται και εδώ. Η μοντελοποίηση μπορεί να υποστηρίξει από νωρίς την αξιολόγηση της οικονομικής σκοπιμότητας νερού και ενέργειας, να καθορίσει τις προτεραιότητες για εργαστηριακές δοκιμές, να συμβάλει στον σχεδιασμό πιλοτικών εγκαταστάσεων, να προσδιορίσει τις απαιτήσεις εξοπλισμού και στη συνέχεια να υποστηρίξει τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας. Επειδή η υποκείμενη χημεία μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί, η γνώση που παράγεται για μία μονάδα επεξεργασίας ή έναν βιομηχανικό κλάδο μπορεί να ενισχύσει την πλατφόρμα που χρησιμοποιείται σε μεταγενέστερα έργα.
Ο ανταγωνισμός για τους διαθέσιμους πόρους δεν θα πρέπει να επιλύεται χαρακτηρίζοντας έναν κλάδο ως εκ φύσεως σημαντικότερο από έναν άλλο. Οι αποφάσεις θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τις ανάγκες δημόσιας υγείας, τις επιπτώσεις στις τοπικές κοινωνίες, την απασχόληση, την εθνική και περιφερειακή οικονομική αξία, την αξιοπιστία των δικτύων ηλεκτρισμού και ύδρευσης, τις περιβαλλοντικές συνέπειες και την πραγματική διαθεσιμότητα εναλλακτικών πηγών.
Παράλληλα, θα πρέπει να αναμένεται από τους μεγάλους βιομηχανικούς χρήστες να βελτιώνουν την αποδοτικότητά τους, να χρησιμοποιούν ανακυκλωμένο ή χαμηλότερης ποιότητας νερό όπου αυτό είναι τεχνικά εφικτό, να στηρίζουν τις αναγκαίες υποδομές και να αποφεύγουν τη μετακύλιση δυσανάλογου κόστους ή κινδύνου στις τοπικές κοινωνίες. Η πιο βιώσιμη μονάδα νερού ή ηλεκτρικής ενέργειας είναι συχνά εκείνη που καθίσταται διαθέσιμη μέσω της αποδοτικότητας, της επαναχρησιμοποίησης, του καλύτερου σχεδιασμού των διεργασιών και της αποφυγής απωλειών.
AL Circle: Πώς εφαρμόζει η OLI τεχνολογίες δέσμευσης άνθρακα σε ενεργοβόρους κλάδους όπως το αλουμίνιο και ποιος είναι ο μετρήσιμος αντίκτυπος αυτών των λύσεων στη μείωση των εκπομπών και στη λειτουργική αποδοτικότητα;
Vineeth Ram: Είναι σημαντικό να διαχωρίσουμε την παροχή εξοπλισμού δέσμευσης άνθρακα από την παροχή των χημικών και τεχνολογικών μοντέλων που απαιτούνται για την αξιολόγηση, τον σχεδιασμό και τη λειτουργία των συστημάτων δέσμευσης. Ο ρόλος της OLI αφορά το δεύτερο σκέλος.
Η δέσμευση άνθρακα δεν αποτελεί σήμερα την κύρια οδό απανθρακοποίησης της βιομηχανίας αλουμινίου. Οι βασικοί μοχλοί είναι η ηλεκτρική ενέργεια χαμηλών εκπομπών άνθρακα, η αύξηση της ανακύκλωσης, η ενεργειακή και παραγωγική αποδοτικότητα, οι τεχνολογίες αδρανών ανόδων που αποφεύγουν τις εκπομπές από τις αναλώσιμες ανθρακικές ανόδους και η ηλεκτροδότηση ή, ενδεχομένως, η χρήση υδρογόνου για θερμότητα στη διύλιση και την πύρωση. Η δέσμευση άνθρακα παραμένει μια επιπλέον επιλογή υπό αξιολόγηση, ιδιαίτερα για συγκεντρωμένες ή δύσκολα αντιμετωπίσιμες εκπομπές.
Όταν εξετάζεται η δέσμευση άνθρακα, το βασικό ερώτημα είναι κατά πόσο μια συγκεκριμένη διαδρομή δέσμευσης, επεξεργασίας, μεταφοράς ή αξιοποίησης του CO₂ είναι τεχνικά και οικονομικά βιώσιμη σε μια συγκεκριμένη εγκατάσταση. Αυτό εξαρτάται από τη σύσταση των αερίων, τις προσμίξεις, τη διαθέσιμη θερμότητα και ηλεκτρική ενέργεια, τη χημεία του νερού, τη συμπεριφορά των διαλυτών, τη συμβατότητα των υλικών και την ενσωμάτωση στις υφιστάμενες λειτουργίες.
Η χημική και τεχνολογική μοντελοποίηση μπορεί να βοηθήσει στην απάντηση αυτών των ερωτημάτων. Τα συστήματα δέσμευσης περιλαμβάνουν σύνθετες αλληλεπιδράσεις μεταξύ CO₂, νερού, διαλυτών, αλάτων, προσμίξεων, στερεών και υλικών κατασκευής. Τα προγνωστικά μοντέλα μπορούν να υποστηρίξουν την επιλογή διαλυτών, την απορρόφηση και αναγέννηση, τα ισοζύγια θερμότητας και μάζας, την υποβάθμιση των διαλυτών, τη διαχείριση προσμίξεων, την κατακρήμνιση, τη διαχείριση νερού και την αξιολόγηση της διάβρωσης.
Η χημεία των προσμίξεων είναι ιδιαίτερα σημαντική σε ολόκληρη την αλυσίδα CCUS. Στη δέσμευση, η μοντελοποίηση μπορεί να υποστηρίξει την απόδοση των διαλυτών και τη διαχείριση της υποβάθμισής τους. Κατά την επεξεργασία και μεταφορά, μπορεί να αξιολογήσει τα όρια των φάσεων, την απομάκρυνση νερού, τον σχηματισμό οξέων και αλάτων και τον κίνδυνο διάβρωσης. Για την έγχυση και αποθήκευση, μπορεί να αξιολογήσει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ CO₂, υπόγειων αλμών, ορυκτών, γεωτρήσεων και συστημάτων συγκράτησης. Παρόμοια χημική γνώση μπορεί να υποστηρίξει επιλεγμένες διαδρομές αξιοποίησης και ορυκτοποίησης που περιλαμβάνουν αλκαλικά βιομηχανικά κατάλοιπα.
Οι δυνατότητες αυτές έχουν ενισχυθεί μέσω μακροχρόνιας έρευνας, συμπεριλαμβανομένης της συνεργασίας της OLI με το Institute for Energy Technology στη Νορβηγία και μιας παγκόσμιας κοινοπραξίας της βιομηχανίας που μελετά τη μεταφορά CO₂ και τις επιπτώσεις των προσμίξεων, καθώς και μέσω έργων που χρηματοδοτούνται από το αμερικανικό υπουργείο Ενέργειας. Τα πειραματικά δεδομένα και οι μηχανιστικές γνώσεις από τέτοια προγράμματα ενσωματώνονται σε επαναχρησιμοποιήσιμα μοντέλα και λογισμικό, επιτρέποντας στη γνώση που αναπτύσσεται σε ένα έργο να αξιοποιείται σε μελλοντικές μελέτες σκοπιμότητας, εργαστηριακές εργασίες, πιλοτικές εφαρμογές, επιδείξεις και εμπορικές λειτουργίες. Με αυτόν τον τρόπο, η έρευνα μετατρέπεται σε πολλαπλασιαστή γνώσης για ολόκληρη τη βιομηχανία.
Για τους παραγωγούς αλουμινίου, πιθανές εφαρμογές περιλαμβάνουν τις εκπομπές από τη θερμότητα και την παραγωγή ατμού στα διυλιστήρια, την πύρωση, τις μονάδες ηλεκτρόλυσης και τις διεργασίες ανόδων, καθώς και τις βοηθητικές μονάδες παραγωγής ενέργειας. Η μοντελοποίηση μπορεί να εξετάσει κατά πόσο οι προτεινόμενες λύσεις παραμένουν βιώσιμες υπό ρεαλιστικές συνθήκες προσμίξεων και λειτουργίας, να επικεντρώσει την πειραματική και πιλοτική εργασία και να εντοπίσει τεχνολογίες που μπορεί να περιορίζονται από την κατανάλωση ενέργειας, τη διάβρωση, την υποβάθμιση των διαλυτών, τις ανάγκες σε νερό ή την ανεπαρκή ενσωμάτωση στις υφιστάμενες διεργασίες.
Οι περιβαλλοντικές και λειτουργικές επιπτώσεις πρέπει να μετρώνται ξεχωριστά για κάθε έργο. Στους σχετικούς δείκτες περιλαμβάνονται οι τόνοι CO₂ που δεσμεύονται ή αποφεύγονται, η απόδοση δέσμευσης, η ενέργεια αναγέννησης, η κατανάλωση διαλυτών και νερού, η αντοχή στις προσμίξεις, η διαθεσιμότητα του εξοπλισμού, η διάβρωση, η συντήρηση και η ενέργεια που απαιτείται για τη συμπίεση και τη μεταφορά. Ένα υψηλό θεωρητικό ποσοστό δέσμευσης μπορεί να προσφέρει περιορισμένη αξία εάν συνοδεύεται από υπερβολική κατανάλωση ενέργειας, υποβάθμιση του εξοπλισμού ή διακοπές λειτουργίας.
Ορισμένες από τις πιο άμεσες ευκαιρίες βιωσιμότητας για το αλουμίνιο μπορεί να βρίσκονται εκτός της δέσμευσης άνθρακα. Σε αυτές περιλαμβάνονται η ανάκτηση γαλλίου, σκανδίου, στοιχείων σπάνιων γαιών και άλλων πολύτιμων υλικών από κατάλοιπα βωξίτη, καθώς και η βελτίωση της επαναχρησιμοποίησης και της αξιοπιστίας του βιομηχανικού νερού. Και οι δύο κατευθύνσεις εξαρτώνται από την κατανόηση της χημικής μορφής, της διαλυτότητας, της κατακρήμνισης και της συμπεριφοράς κατά τον διαχωρισμό σε σύνθετα συστήματα.
Στα σύνθετα βιομηχανικά συστήματα, η βιωσιμότητα και η κερδοφορία αποτελούν συχνά το ίδιο μηχανικό πρόβλημα: βελτίωση της απόδοσης, μείωση των αποβλήτων, μικρότερη κατανάλωση ενέργειας και νερού και ασφαλής λειτουργία των εγκαταστάσεων για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.
AL Circle: Με τις αγορές πετρελαίου και φυσικού αερίου να βρίσκονται υπό πίεση λόγω της σύγκρουσης στη Μέση Ανατολή, ποιες βραχυπρόθεσμες εξελίξεις θα πρέπει να έχουν υπόψη τους οι μεταποιητικές βιομηχανίες, όπως οι παραγωγοί αλουμινίου, και πώς μπορεί ο κλάδος να προσαρμοστεί στην ενεργειακή μεταβλητότητα διατηρώντας παράλληλα βιώσιμη λειτουργία;
Vineeth Ram: Οι μεταποιητικές επιχειρήσεις θα πρέπει να προετοιμαστούν για τη μεταβλητότητα και όχι να βασίσουν τον σχεδιασμό τους σε μία μόνο πρόβλεψη για τις τιμές πετρελαίου ή φυσικού αερίου. Οι βραχυπρόθεσμοι κίνδυνοι περιλαμβάνουν την αξιοπιστία των θαλάσσιων διαδρομών, τη διαθεσιμότητα φυσικού αερίου και ηλεκτρικής ενέργειας σε περιφερειακό επίπεδο, τις ελλείψεις σε διυλισμένα προϊόντα, το κόστος μεταφοράς και ασφάλισης, τη διαθεσιμότητα πρώτων υλών και αντιδραστηρίων και το ενδεχόμενο αυτές οι μεταβλητές να κινηθούν ταυτόχρονα προς διαφορετικές κατευθύνσεις.
Το αλουμίνιο είναι ιδιαίτερα εκτεθειμένο, καθώς η αλυσίδα αξίας του εξαρτάται από την αξιόπιστη παροχή ηλεκτρικής ενέργειας και από τις διεθνείς ροές βωξίτη, αλουμίνας, ανθρακικών υλικών, καυστικής σόδας, καυσίμων και τελικού μετάλλου. Μια διαταραχή μπορεί, επομένως, να επηρεάσει τόσο το λειτουργικό κόστος όσο και τη φυσική δυνατότητα διατήρησης της παραγωγής.
Η κατάλληλη αντίδραση ξεκινά από τον σχεδιασμό σεναρίων. Οι παραγωγοί θα πρέπει να εντοπίσουν ποιες διαταραχές στην ενέργεια, στις πρώτες ύλες και στα logistics θα περιόριζαν πρώτες τη λειτουργία, να αξιολογήσουν εναλλακτικούς προμηθευτές και διαδρομές μεταφοράς, να καθορίσουν τα κατάλληλα αποθέματα για πραγματικά κρίσιμες εισροές και να κατανοήσουν την έκθεσή τους σε συμβάσεις ηλεκτρικής ενέργειας, φυσικού αερίου, μεταφορών και εμπορευμάτων.
Εξίσου σημαντική είναι η λειτουργική ευελιξία. Οι εγκαταστάσεις πρέπει να γνωρίζουν τα ασφαλή και οικονομικά όρια μέσα στα οποία μπορούν να μεταβάλουν τους ρυθμούς παραγωγής, τη σύσταση της πρώτης ύλης, τις ενεργειακές εισροές, τις πηγές νερού και τα προγράμματα συντήρησης. Τα προγνωστικά μοντέλα διεργασιών μπορούν να βοηθήσουν να διαπιστωθεί εάν μια φαινομενικά οικονομικά συμφέρουσα αλλαγή στη λειτουργία μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στην ποιότητα του προϊόντος, αυξημένη κατανάλωση αντιδραστηρίων, επικαθίσεις, διάβρωση, περισσότερα απόβλητα ή μεταγενέστερη αστοχία που θα επηρεάσει την αξιοπιστία.
Η ασφάλεια και η ακεραιότητα των εγκαταστάσεων απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή σε περιόδους μεταβλητότητας. Η πίεση για διατήρηση της παραγωγής δεν θα πρέπει να οδηγεί τον εξοπλισμό πέρα από ένα τεκμηριωμένα ασφαλές λειτουργικό πλαίσιο. Ένα σοβαρό περιστατικό θα ήταν καταστροφικό για τους ανθρώπους και το περιβάλλον και θα υπονόμευε τους ίδιους τους στόχους βιωσιμότητας και συνέχειας του εφοδιασμού που επιδιώκει να προστατεύσει η βιομηχανία.
Η βιωσιμότητα δεν θα πρέπει να αναστέλλεται σε περιόδους κρίσης. Η αποδοτικότητα αποκτά ακόμη μεγαλύτερη αξία όταν η ενέργεια και τα υλικά είναι ακριβά. Μέτρα που βελτιώνουν την απόδοση, ανακτούν παραπροϊόντα, περιορίζουν τις απώλειες ενέργειας και νερού, παρατείνουν τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και αυξάνουν την ανακύκλωση ενισχύουν συνήθως τόσο την ανθεκτικότητα όσο και τις περιβαλλοντικές επιδόσεις.
www.worldenergynews.gr
