Todos os processos industriais geram resíduos. A forma desses resíduos pode ser em itens descartados, materiais não utilizados ou energia desperdiçada que não é usada para a criação do produto final. No entanto, itens que são vistos como resíduos e um passivo para uma empresa são, em muitos casos, vistos como insumos úteis para outros processos industriais. Um sistema industrial que aproveita esse princípio pode ter muitos nomes, mas é geralmente descrito como ecologia industrial ou simbiose industrial , em que indústrias tradicionalmente díspares podem trabalhar juntas para produzir benefícios ambientais e financeiros para ambas as empresas. Houve muitos projetos de simbiose industrial bem-sucedidos em todo o mundo , e o objetivo deste projeto é destacar outra simbiose potencial, com a combinação de fabricação de vidro plano e agricultura de estufa de tomate.
Deve-se notar que a escolha desses dois segmentos industriais visa representar a possível simbiose entre uma indústria que utiliza um grande forno a gás natural (como fundição de ferro, geração de energia ou fornos de cimento) e uma estufa que requer grandes volumes de energia térmica de baixa temperatura , que também pode incluir outras culturas vegetais ou floriculturais. A escolha dessas duas indústrias em particular foi para dar suporte a pesquisas anteriores sobre a simbiose industrial na fabricação fotovoltaica, conforme visto na figura abaixo. [1]
Diagrama esquemático de Simbiose industrial na fabricação fotovoltaica . A área vermelha destacada são as indústrias estudadas neste projeto.
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A análise completa pode ser encontrada aqui:
- Português Rob Andrews e Joshua Pearce, "Avaliação ambiental e econômica de uma troca de calor de resíduos de efeito estufa", Journal of Cleaner Production 19 , pp. 1446-1454 (2011). http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2011.04.016 acesso aberto .
Metas
Os objetivos desta pesquisa foram os seguintes:
- Determinar a disponibilidade de calor residual de uma planta de fabricação de vidro plano realista
- Crie um modelo parametrizado de requisitos de aquecimento de estufa a partir da literatura anterior
- Determinar o tamanho da estufa que poderia ser aquecida com sucesso usando energia térmica residual da planta de vidro plano
- Analisar os benefícios financeiros e ambientais de tal sistema
Análise
As informações relacionadas às saídas térmicas de uma planta de vidro plano foram retiradas do banco de dados IAC-ITP para uma planta de vidro plano de grande escala no norte dos EUA. O recurso de calor residual foi então calculado assumindo que 30% da energia liberada no forno será rejeitada como calor residual e assumindo que uma caldeira de calor residual não condensante será utilizada. Foi descoberto que 5,1 MW de calor residual estão disponíveis em uma planta típica de vidro plano de 500 toneladas por dia
Para determinar o tamanho de uma estufa que pode ser suportada por essa quantidade de calor residual, uma equação parametrizada para resolver a dimensão linear de uma estufa de empena quadrada foi derivada e é dada por:
Isso resultou em um tamanho máximo de estufa que poderia ser mantido em uma temperatura aceitável à noite no dia mais frio do ano em Ontário em 3,9 acres. Como essa não é uma condição operacional comum, é provável que a adição de calor suplementar para dias de frio extremo pudesse aumentar a área suportada que poderia ser aquecida inteiramente pela planta durante a maior parte do ano.
Economia
Uma estufa desse tamanho pode produzir US$ 1,3 milhão em receita com plantações de tomate em um ano. Considerando os custos de instalação de um sistema de caldeira de calor residual e realizando uma análise de sensibilidade sobre uma série de custos de instalação e opções de financiamento, descobriu-se que o custo adicional de instalação de um sistema de calor residual cria um valor presente líquido positivo para custos de gás natural acima de US$ 6/PJ na maioria dos casos.
Impacto ambiental
Foram consideradas três situações para o impacto ambiental. Como as estufas requerem dióxido de carbono suplementar (CO 2 ) para otimizar o crescimento das plantas, isso pode ser fornecido a partir de CO 2 liquefeito ou de produtos de combustão. Portanto, os três casos considerados foram:
A indústria de estufas em Ontário é a maior do Canadá, respondendo por mais de 11 milhões de metros quadrados de terra agrícola coberta, ou mais da metade do total de 21 milhões de metros quadrados de terra coberta do Canadá. Essas estufas produzem produtos vegetais e floriculturais, no entanto, os tomates são os vegetais mais produzidos em Ontário, com 3 milhões de metros quadrados de terra coberta, o total de todas as terras agrícolas floriculturais equivale a pouco mais de 4 milhões de metros quadrados.
- Estufa de calor residual e estufa de queima de gás natural utilizam CO2 liquefeito : 1728t CO2 mitigado por ano
- A estufa de calor residual utiliza CO2 liquefeito e a estufa de queima de gás natural utiliza produtos de combustão: 1042t CO2 mitigados por ano
- Tanto o calor residual como a queima de gás natural em estufas utilizam produtos de combustão: 2125t de CO2 mitigados por ano
Uma sinergia interessante que se apresenta a partir deste estudo é que o uso de CO 2 de combustão requer a instalação de tecnologias de controle de emissões além do que é atualmente exigido na indústria. No entanto, ao instalar essas tecnologias, a planta disponibiliza uma receita maior da venda de produtos de efeito estufa, e não é obrigada a comprar CO 2 liquefeito , que tem um valor de 2,1 milhões de dólares ao longo de 20 anos. Isso pode ajudar a planta a "atravessar a barreira de custo - quando forçada a aderir a futuras tecnologias rigorosas de controle de emissões.
Veja também
- Uma revisão da literatura referente à simbiose industrial pode ser encontrada na revisão da literatura sobre simbiose industrial
- Simbiose industrial na fabricação fotovoltaica
- Joshua M. Pearce, "Simbiose industrial para fabricação fotovoltaica em larga escala", Renewable Energy 33 , pp. 1101–1108, 2008. http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2007.07.002 Acesso aberto [1]
- Simbiose industrial na fabricação de vidro e energia solar fotovoltaica
- Amir H. Nosrat, Jack Jeswiet e Joshua M. Pearce, "Produção mais limpa via simbiose industrial em vidro e fabricação solar fotovoltaica em larga escala", Ciência e Tecnologia para a Humanidade (TIC-STH), Conferência Internacional IEEE Toronto de 2009 , pp.967-970, 26-27 de setembro de 2009. http://dx.doi.org/10.1109/TIC-STH.2009.5444358
Referências
- ↑ Joshua M. Pearce, "Simbiose industrial para fabricação fotovoltaica em larga escala", Renewable Energy 33 , pp. 1101–1108, 2008. http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2007.07.002
Nas notícias
- Cultivo de tomates usando calor residual Queen's News
- Pesquisadores Cultivarão Tomates com Calor de Resíduos Industriais - Kingston Herald
- Não deixe o calor desperdiçado ir para o lixo: pesquisadores - Manufatura Canadense
- Canadá: Pesquisadores cultivarão tomates com calor residual industrial - Fresh Plaza
- Ideia verde - Kingston Whig Standard
- Frutos da computação: redefinindo o "verde" no uso de energia HPC - Cluster Design
- Por que você está no bolso da grande reciclagem - Eco-Thrift Living
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