大规模减排和节约成本的化学再利用潜力

大规模减排和节约成本的化学再利用潜力

化学回收
在上面 视觉代

在产品,如塑料和化肥使用的化学品是审查对环境和人类健康的负面影响。出人意料的是,用于酸和润滑剂化学品关注就少得多,但管理不当的时候,这些进程的不利影响并没有更好的。

大多数工业部门使用的化学物质在其过程中的某个阶段,从汽车到生命科学,以及消费类产品到原油和天然气。在大多数情况下,化学效率可以令人吃惊的低,化学收率 - 化学量的百分比消耗或化学反应过程中被转化 - 经常是小于50%。这意味着,化学的一半成为废物,一次都没有被使用。在一些工业过程中,化学产率可以低至如5%。另外,对于处理的目的,用过的化学品必须被转换成水可排出,废污泥可烧或埋。这种转换会消耗额外的化学品。例如,碱用于中和的酸的流出物,和石灰以提取用过的化学品。

我们知道,在环境方面,化学废物往往没有得到适当的管理。许多工业场所仍在将用过的化学物质直接排放到环境中,却很少考虑适当的处理,导致水、土壤和空气受到污染。印度的农田位于“严重污染”的工业用地附近仅仅因为工业水污染,他们的收入就减少了9%。最近的一项研究表明关于得克萨斯州的大型工业设施的一半非法向河流、湖泊和其他水道排放污染物。

接收较少关注的东西是,这种管理不善的化学品在经济上影响到公司,以及。根据OECD的统计,很多都有自己的化学品管理成本知之甚少。然而,这些费用化学购买成本的比率估计为5之间:1至10:1。因此,对于购买的化学品的每欧元,另外还要花5到10欧元来管理他们。

公司可以通过在循环已达到其寿命结束化工绑起来分子采用新的化学品的使用策略,以及再利用化学物质不止一次。这将导致捕获这些化学品的价值,同时降低对环境的影响。

循环用过的化学品

根据最近的一项研究,高达60%的欧洲化学工业分子供应给工业和最终用户可以再循环。然而今天,工业过程中使用的化学物质很少被回收利用。只在美国溶剂回收率为0.7%。尽管如此,许多化学物质,包括溶剂,酸和润滑剂,可以使用诸如蒸馏,过滤或化学再生回收。

50多年来,Seche集团下属的Speichim Processing公司在法国的三个地点使用各种蒸馏技术(真空蒸馏、减压蒸馏等)对废溶剂进行再生。这种定制加工使本集团能够以一种经济有效的方式获得一种新溶剂的特性。

化学物质在全球
照片由Unsplash上的丹尼尔·奥拉拍摄

消耗大量化学物质的工业场所可以投资于专门的回收装置。例如,碳钢生产商需要消耗大量盐酸来进行钢材酸洗,并使用酸再生装置将酸洗生产线上的废酸转化为新酸。

无法负担现场再生设备投资的工业场地仍然可以选择在场外回收他们的化学品。制药集团葛兰素史克的Montrose分公司在其工业生产过程中使用溶剂甲醇。一旦使用,酒精被供应商收集,回收并返回GSK。回收溶剂的质量与原溶剂相同。在一个闭环中管理甲醇,GSK 1,200千吨的速度减少其废弃物和它的成本超过282000每年$。

工业场所也可以买卖回收的化学物质。在威立雅的协助下,二氧化钛生产商水晶集团酸转化污水和二氧化碳它发出三个宝贵的资源(酸,石膏和钠或碳酸氢钾),其将被出售或再利用。在荷兰,InterCheM回收溶剂为它的客户,并出售回收的溶剂。

通常,回收的化学品不仅比新生产的便宜,而且还减少了资源消耗、废物产生和温室气体排放。溶剂回收所产生的碳排放量降低46%至92% (PDF)较新溶剂的生产。

级联使用化学品

不仅可以回收化学品,它们还可以重复使用。通过“工业共生”,从一个工业过程用过的化学品可以成为原料另一个。例如,氯化铁,该副产物在钢盐酸酸洗的,可用于水处理过程。

厂
由Malcolm Lightbody在Unsplash上拍摄

二氧化碳主要是燃烧过程的副产品,很少被重复利用,最终作为有害的温室气体进入大气。它很快就能取代石化原料,生产化学品和聚合物。西门子和赢创正在指挥一个研究项目,以生产基本和特种化学品比如二氧化碳中的乙烯。据估计,大约5至10%的总的二氧化碳排放量的可用于生产化学品和燃料。使用二氧化碳作为原料生产化学品将不足以单独减缓气候变化,但肯定是朝着正确方向迈出的一步。

化学工业园区是生产和使用化学制品的公司所在的地方,在便利的地点实现协同效应。在中国,米东化工园区使32个行业共生,允许交流超过474万吨的不良原料每年有18家工业公司。

按功能

也许管理化学品的最好方法是按提供的功能付费,而不是按消费的数量付费。Solvic是Solvay在安特卫普的子公司,生产用于聚氯乙烯(PVC)生产的基本化学品。这个生产过程涉及使用高浓硫酸干燥氯。

用过的酸没有被送到废水处理设施,而是返回给供应商,再生到干燥过程所需的质量,然后运回给Solvic,后者为每吨干氯而不是每吨硫酸支付费用。

化学物质
由OLA Mishchenko在Unsplash上拍摄

这种以服务为导向的商业模式,将重点从增加化学品的销售量转向增值方式,称为化学品租赁。在一个化学租赁模式,生产者主要销售化学品的功能,功能单位是支付的主要依据。功能单元可以是,例如,清洗件的数量,或涂覆面积的数量。

联合国工业发展组织(UNIDO) 10多年来一直在推动化学品租赁。该组织有几十个项目的成功记录,主要在新兴国家。如今,这种模式开始被更广泛地采用。一项代表德国联邦环境局的研究估计德国有400多份化学品租赁合同(PDF),主要用于食品工业中管道和容器的清洗,以及金属工业中研磨剂的使用。

挑战

如果分子循环带来许多好处,它也不是没有挑战,首先是能源消耗。化学产品与玻璃和钢铁产品的一个关键区别是,化学产品的生产需要修改分子键。这种改变从本质上改变了产品本身的性质,因此能耗更高。

蒸馏,例如,是最常用的技术,以再生溶剂和能源消耗十分严重。然而,生命周期分析仍然证明溶剂回收的环境效益是值得追求的。

开始

每一化学品使用者应评估分子再循环的经济和环境效益,至少是对潜在的高化学品,通常根据成本、体积和危险程度。化学品使用者应与其供应商评价现有的分离和回收技术,如膜过滤和离子交换或蒸馏。他们应该寻找附近愿意将废物作为资源或提供废物作为原料的工业场所。

直到最近,确定这种协同效应还颇具挑战性,因为大多数公司都不愿分享有关它们使用的原材料或产生的废料的数据。但新技术正在解决这个问题。利用开放、大数据、网络平台iNex循环能够识别潜在的协同作用在某一特定领土内的某一化学品。为了降低化学处理成本,企业应该分析如何重新设计废水处理厂,以生产能源、清洁水和化学品,而不是加工废物。因为,根据《科学美国人》,“污水的未来就是电力和利润。”

今天,化学品生产商和用户需要从根本上改变它们的工作方式。他们应该生产和使用这些化学品“良性的设计。”他们需要设计和管理化学品和过程,以允许分子循环。

值得记住的是,伦敦皇家化学学院(London 's Royal College of Chemistry)前院长R.W.霍夫曼(R.W. Hofmann)说过:“严格地说,理想的化工厂没有废物,只有产品。一家真正的工厂对废弃物的利用越好,就越接近理想,利润就越大。”

霍夫曼说,这在1848年,但声明是有关如初。我们还在等什么?

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