Paneldiscussie over duurzaamheid en de energietransitie in de procesindustrie | Foto: Tim Mengerink
Om hun duurzaamheidsdoelen te halen doet de procesindustrie een groot beroep op de leveranciers van machines en procesinstallaties. Aan hen de taak om met oplossingen te komen die het energieverbruik verminderen en de energietransitie mogelijk maken.
tk1 Geslaagde praktijkvoorbeelden van procesinnovaties en nieuwe machineconcepten die de CO2-uitstoot van fabrikanten verminderen, passeerden de revue tijdens een rondetafelgesprek met toonaangevende machinebouwers eerder dit jaar.
Energiewinst behalen met zwaartekracht
Dinnissen Process Technology zet het liefst een gratis instrument in om energiewinst te realiseren: de zwaartekracht. “Als we de kans krijgen benutten we de zwaartekracht bij het ontwerp van een nieuwe proceslijn”, zegt salesmanager Rieks Reyers.
In zo’n ontwerp gaan de zakken en big bags met basisstoffen omhoog, worden in mengers gedoseerd, en ‘vallen’ de producten rechtstreeks door de menglijn naar de verpakkingslijn. Lean gravity mixing levert een aanzienlijke energiebesparing op.
Reyers: “Een takel van 3 kW verbruikt heel wat minder dan een blower of compressor van 30 kW. Ook is er minder productbeschadiging dan bij pneumatisch transport.” De enige kink in de kabel is dat het soms niet toegestaan is om hoog genoeg te bouwen: zo’n 15 tot 20 meter hoogte is nodig.
Rieks Reyers, salesmanager bij Dinnissen Process Technology | foto: Tim Mengerink
tk2 Energiezuinig pneumatisch transport
Om die reden zijn er altijd bedrijven die voor pneumatisch transport kiezen. Maar ook daarvoor zijn energiezuinigere toepassingen op de markt, weet manager sales & marketing Berthram Mak van Hosokawa Micron. Bijvoorbeeld ‘dense phase transport’ of pneumatisch proppentransport.
“Je kunt een poederproduct meenemen in een snelle luchtstroom, denk aan zo’n 25 meter per seconde, of je organiseert het zo dat je proppen van materiaal door het systeem stuurt, en dan hoef je energetisch alleen daarop te sturen.” Niet alleen Hosokawa levert dit type pneumatisch transportsysteem, ook Dinnissen. “Een echte gamechanger”, beaamt Reyers.
Berthram Mak, manager sales & marketing bij Hosokawa Micron | foto: Tim Mengerink
Energiezuinige schijventransporteur
Onder klanten van Hosokawa ziet Mak ook de belangstelling voor de schijventransporteur toenemen. Het product wordt dan op een schijf in de transportbuis met een ketting omhoog getrokken. “Dat is energiezuiniger dan een systeem met lucht en ook hier is de kans op productbeschadiging minder groot.” Dit type transporteur wordt bij een handvol gespecialiseerde bedrijven ingekocht, zoals het Duitse Schrage.
“Echt grote klappers kun je maken als je samen met de fabrikant een compleet nieuw proces kunt ontwikkelen”
Berthram Mak, Hosokawa Micron
tk3 Proces herontwerpen
De inzet van energiezuinige machines is mooi meegenomen, maar behoeft nuancering. “Natuurlijk moet je doen wat je kan. Een schroeftransporteur van nog maar 5,5 kilowatt zet binnen het volledige productieproces van een fabriek weinig zoden aan de dijk”, zegt Mak. “Echt grote klappers kun je maken als je samen met de klant een compleet nieuw proces kunt ontwikkelen.”
Sproeidroger overbodig maken
Als geslaagd voorbeeld noemt Mak een ingrijpend aangepast productieproces van sproeidrogen naar mengen. Dankzij een gezamenlijk ontwikkeld mengsysteem, waarin drogen niet meer nodig is, maakte Hosokawa voor een klant diens energieslurpende sproeidroger overbodig. “Het oorspronkelijk productieproces leverde een slurryachtig product op met een droge-stofgehalte van 5 à 10 procent. De rest moet je dus verdampen. Realiseer je wat een energie dat kost. Dat spaart de klant nu dus uit.”
Complexe engineering
De uitdaging om zo’n overgang naar een nieuw concept te maken is groot, zegt Mak, maar als het lukt, betaalt het zich dubbel en dwars uit.
“De ontwikkeling van het mengsysteem was ook niet makkelijk. We hebben uitgebreide tests met de klant gedaan, weken achtereen in het lab gezeten en samen een uitgebreid engineeringtraject doorlopen. Heel veel lukte niet, want het was erg complex. We wisten niet wat voor installatie we precies nodig hadden. Maar het resultaat ligt er, en voor de klant en voor onszelf heeft het erg goed uitgepakt. Dit concept mondt waarschijnlijk uit in een blauwdruk die we samen met de klant gaan uitrollen.”
“Herontwerp vergt een lange adem. Voor machinebouwers is het rendabeler om bestaande technologie in te zetten in nieuwe applicaties”
Berthram Mak, Hosokawa Micron
Product-marktcombinaties
Een R&D-traject naar nieuwe machines vergt een zeer lange adem. Voor machinebouwers is het niet rendabel om alleen daarvan te leven, betoogt Mak.
“De oplossing ligt in product-marktcombinaties door bestaande technologie te koppelen aan nieuwe applicaties. Dat is precies wat we hier hebben gedaan.” Hosokawa heeft nog een voorbeeld waarin een bestaande technologie wordt ingezet voor een nieuwe toepassing bij een klant. In dit geval wordt de DMR continu-maaldroger gebruikt voor het scheiden van resten van tarweproducten in een poedermateriaal dat is verrijkt met plantaardige eiwitten en een ethanolhoudende stroom die geschikt is voor opwerking naar biobrandstof.
“Dat is een dubbele klapper”, zegt Mak. “Zoveel nuttig toepasbare stoffen uit één halffabricaat. Omdat het om ethanol gaat, heb je een gesloten systeem nodig. De ethanol komt eerst in gasvorm vrij, dus we moeten dat condenseren. Het resultaat is biobrandstof en een eiwitrijk poeder dat gebruikt kan worden voor de omschakeling van dierlijk naar plantaardig eiwit. Van zoveel plussen in één concept kun je alleen maar enthousiast worden.”
Perry Verberne, directeur van Van Beek Schroeftransport | foto: Tim Mengerink
Restwarmte gebruiken
Een absolute trend bij fabrikanten van traditionele producten, constateert directeur Perry Verberne van Van Beek Schroeftransport, is dat zij steeds meer onderzoeken hoe ze aan hun reststromen waarde kunnen toevoegen en restwarmte opnieuw kunnen gebruiken.
Van Beek heeft bijvoorbeeld voor een klant met een pyrolyse-installatie voor reststromen een dubbelwandige transportschroef ontwikkeld die de rookgassen van de installatie hergebruikt om het product tijdens het productieproces op te warmen.
“Meestal is dat een no-go, maar hier is het mogelijk want door de dubbelwandige mantel van de transportschroef er is geen contact met het voedingsproduct. De klant heeft al een duurzaam proces, maar in dat proces maakt hij nu ook gebruik van restwarmte. Dat is een dubbelslag.”
“De klant heeft al een duurzaam proces, maar maakt nu ook gebruik van restwarmte: dat is een dubbelslag”
Perry Verberne, Van Beek
3D-printer voor beton
Ook Verberne heeft voorbeelden van bestaande technologie die een plek krijgt in nieuwe toepassingen. Zo werkt zijn bedrijf mee aan de een gerobotiseerde 3D-betonprinter. Van Beek bouwde een bestaande relatief kleine transportschroef om tot een prototype dat een mix van nat beton, vezels en vulstoffen op de juiste manier in kleine volumes mengt.
Het bedrijf ontwikkelde zo de printkop met de meng- en extrusiekamer van de 3D-printer, die een aanzienlijk lagere CO2-voetafdruk realiseert. Door de mix van materialen en het gebruik van een nieuw bindmiddel – een geopolymeer gemaakt uit een reststroom van de staalindustrie – is nog maar 5-10% cement nodig.
“Deze startup is nu zijn eigen productieplant aan het opzetten en heeft een contract om zo’n duizend fietsbruggen te gaan printen. In dit gezamenlijke R&D-project hebben wij als machinebouwer een hele mooie bijdrage aan duurzaamheid kunnen leveren.”
“Dat is waar het volgens mij om draait: de CO₂ en de centen”
Riek Reyers, Dinnissen
Hybride koelconcept
Dinnissen is bezig met de implementatie van een hybride koelconcept van een maallijn, geeft Reyers nog mee als recente innovatie. “Door een extra luchtkoeler toe te passen, kun je behoorlijk op het gebruik van vloeibare stikstof als koelmedium besparen. Deze investering is in minder dan een jaar tijd terugverdiend. Zowel op het vlak van duurzaamheid als kostentechnisch ben je goed uit en dat is waar het volgens mij om draait: de CO₂ en de centen. Dan heb je de juiste incentive te pakken. Zodra je ergens in een proces gaat koelen of drogen gaat het rap met je energiegebruik. Dus als je daar iets aan kan doen, kun je veel winst boeken.”
Directe warmteoverdracht
In verschillende koel- en droogapplicaties past Dinnissen voortaan directe warmteoverdracht als principe toe. Dit concept is zowel op batchsystemen als op continue systemen van het bedrijf toe te passen. De basis hiervoor is dat de machinebouwer zijn Pegasus menger omtovert tot een efficiënte procesmachine.
“Na lang onderzoek hebben wij een concept ontwikkeld om te koelen of te verwarmen in de machine zelf, dus niet langer indirect met een dubbelwandige mantel, maar direct. Directe warmteoverdracht is vele malen efficiënter dan indirecte warmteoverdracht. In dit proces kunnen we zelfs producten met directe stoominjectie effectief steriliseren”, zegt Reyers.
Hybride industriële warmtepompen
Ook bij industriële warmtepompen komen innovaties kijken, die helemaal op de energietransitie zijn toegespitst. Reyers noemt het voorbeeld van een leverancier die voor zijn fluid-bed drogers een hogetemperatuur warmtepomp gebruikt die zowel op gas als elektriciteit werkt.
“Klanten bied je hiermee de flexibiliteit om snel te kunnen switchen van gas naar elektrisch, wat gezien de fluctuatie in de elektriciteitsprijs erg aantrekkelijk kan zijn”, zegt Reyers.
“Als de prijs negatief is door het grote aanbod van wind- en zonnestroom, dan kun je deze apparaten vol op stroom laten draaien en daar nog voor betaald krijgen ook. Hier komt een totaal ander verdienmodel om de hoek kijken. Dan ga je opeens heel anders tegen de energietransitie aan kijken.”
