La industria química se encuentra bajo una presión continua para cumplir objetivos ambientales estrictos, y las empresas buscan mejorar su sostenibilidad sin dejar de ser rentables y competitivas.
Las plantas son cada vez más grandes, más complejas y estrechamente integradas, mientras que los departamentos de ingeniería se esfuerzan por llevar nuevos productos al mercado de forma rápida y sostenible.
Muchas empresas químicas tienen procesos que tienen décadas de antigüedad y se han optimizado a lo largo de los años para mejorar la confiabilidad y la rentabilidad. El desafío ahora es desarrollar nuevos procesos que sean competitivos con los maduros, al tiempo que se abordan cuestiones clave de sostenibilidad, como aumentar el contenido reciclable y reducir las emisiones y los desechos.
La transformación digital respalda los objetivos de sostenibilidad
Una encuesta reciente de AVEVA destacó que la sostenibilidad impulsará la innovación en los próximos tres años, y el 85 % de los líderes de la industria cuestionaron la planificación de invertir en digitalización para trabajar para cumplir sus objetivos ambientales, sociales y de gobernanza (ESG).
La transformación digital puede proporcionar un camino hacia la mejora de la sostenibilidad al permitir una mejor toma de decisiones y una optimización del rendimiento en tiempo real, lo que conduce a una reducción de la energía, los desechos y las emisiones. Lo logra a través de conocimientos derivados del uso de tecnologías como la inteligencia artificial (IA), la simulación de procesos, la computación en la nube, el análisis de big data y los gemelos digitales que brindan información sobre cómo funcionan los sistemas y predicen el comportamiento futuro.
Al proporcionar datos rápidos y precisos sobre lo que sucede en la empresa y las mejoras que podrían ofrecer los nuevos procesos, puede ayudar a reducir los costos operativos y de mantenimiento en aproximadamente un 20% y los costos de combustible en un 28%, lo que ayuda a las organizaciones a dar un paso más para alcanzar sus objetivos de Carbono Cero y/o metas de economía ESG.
Eastman Chemicals, por ejemplo, se benefició al reemplazar sus documentos heredados con un sistema centrado en datos que aumentó la colaboración, la agilidad y la eficiencia. Esto ayudó a la organización a desarrollar nuevas tecnologías sostenibles que le permiten aumentar continuamente el contenido reciclable de sus productos.
Simulación de procesos: una parte importante de su conjunto de herramientas de sostenibilidad
La simulación de procesos es una parte importante del conjunto de herramientas de transformación digital de una empresa química, ya que permite a los ingenieros analizar rápidamente sistemas complejos e introducir nuevos procesos.
La última tecnología de simulación permite una comparación mucho más rápida de los escenarios de diseño con los resultados operativos deseados, desde ganancias de eficiencia y mejoras de seguridad hasta el impacto del carbono.
El productor de polímeros y plásticos Covestro se ha beneficiado de la simulación de procesos de muchas maneras, incluida la mejora de la eficiencia energética de sus plantas industriales abandonadas con sede en Alemania.
Usó la simulación de procesos para determinar directamente cuál sería el proceso más eficiente desde el punto de vista energético y lo comparó con el actual. Esto reveló dónde estaban las ineficiencias y las oportunidades de mejora.
“Esta fue una herramienta importante para mejorar nuestra eficiencia energética y, por lo tanto, nuestra sostenibilidad, por lo que vamos a expandirla más allá de Alemania”, dijo Christian Redepenning, experto en tecnología global de Covestro, en un seminario web reciente sobre simulación de procesos en la industria química.
La simulación de procesos también puede acelerar la innovación, lo que permite a las organizaciones mejorar la sostenibilidad de sus procesos y/o productos más rápidamente, agrega Redepenning.
“La simulación de procesos desbloquea todo el potencial de la sustentabilidad y acelera la investigación a través de una evaluación más rápida… Podemos evaluar solventes alternativos, puntos operativos, cosas que sin esta tecnología habrían tomado mucho más tiempo para desarrollar y usar”.
Hacer que la producción de hidrógeno sea más sostenible
Una materia prima clave en partes de la industria química, la producción actual de hidrógeno es intensiva en carbono. La demanda futura debe ser baja en carbono o sin carbono para cumplir con los objetivos de cero emisiones netas, pero moverse a través del espectro de carbono de gris a verde no es tarea fácil.
Cuando observa cómo se están desarrollando nuevos materiales para la captura de carbono o nuevos catalizadores para la producción de hidrógeno, el trabajo comienza con empresas que realizan experimentos a pequeña escala donde los materiales se desarrollan a nivel de microgramos o gramos. Pero cuando observas la escala industrial, se necesitan toneladas o incluso megatones, señala Dawid Hanak, profesor titular de la Universidad de Cranfield.
“La simulación de procesos tiene un gran impacto en este tipo de trabajo porque cuando desarrollamos o caracterizamos nuevos materiales para la captura de carbono, por ejemplo, podemos usar la simulación de procesos para comprender cómo funcionarán a la escala relevante. Una vez que sepamos si tienen el potencial para superar las tecnologías existentes, podemos comenzar a probarlas a escala de banco, piloto o demostración.
“La simulación de procesos puede ayudarnos a optimizar estas tecnologías y las plantas piloto que estamos construyendo, pero también puede indicar los desafíos que enfrentaremos al mejorar una tecnología. Por lo tanto, también podemos usarlo para eliminar cuellos de botella, lo que nos ayuda a llevar una solución al mercado más rápido”.
Tome Aker Carbon Capture, por ejemplo. Su implementación de una única plataforma de ingeniería ayudó a optimizar la eficiencia y la sostenibilidad de la planta al romper los silos de datos y aumentar la eficiencia de la ingeniería y el diseño. Mediante el uso de tecnologías integradas de ingeniería y ejecución de proyectos en la nube, Aker pudo mejorar la colaboración entre los equipos, lo que resultó en una mayor eficiencia de ingeniería que les permite entregar nuevas instalaciones de captura de carbono un 50 % más rápido.
La digitalización impulsa la sostenibilidad
Mejorar la circularidad y la sustentabilidad es un desafío clave para la industria química, pero lo está aceptando con gusto.
Ya sea que esté buscando adoptar energías renovables para alimentar sus plantas, reducir y reciclar desechos o investigar la producción de materias primas más sostenibles, es fácil ver que la digitalización puede ayudar.
Los mejores proveedores de tecnología pueden ofrecer orientación y las herramientas necesarias para ayudar a garantizar que su empresa tenga el mejor comienzo en su camino hacia la sostenibilidad. Desde el diseño y la planificación hasta el funcionamiento de la planta a gran escala, existe una gama de soluciones que pueden ayudar a las empresas del sector químico a alcanzar sus objetivos de sostenibilidad.
