24. Juli 2024
Transformation der energieintensiven, von fossilen Brennstoffen abhängigen Lebensmittel- und Getränkeindustrie – eine Fabrik nach der anderen.
Der globale Nahrungsmittelsektor ist für mehr als ein Drittel der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich und verbraucht 70 % des weltweiten Süßwassers.
Angesichts strengerer Vorschriften auf der ganzen Welt liegt der Schwerpunkt auf der Optimierung des Ressourcenmanagements und der Reduzierung von Kohlenstoffemissionen. Gleichzeitig erwarten die Verbraucher, dass Lebensmittel- und Getränkehersteller eine Vorreiterrolle beim nachhaltigen Wandel übernehmen.
Damit die Branche diesen Anforderungen gerecht werden kann, berät ein neues Team von Spezialisten Lebensmittel- und Getränkehersteller bei der nachhaltigen Gestaltung von Fabriken und bei der Umsetzung von Lösungen zur Energie- und Wassereinsparung.
Kunden wollen kohlenstoffarme, effiziente Fabriken
„Wir benötigen Sie, um ein Team zu bilden, das Fabriken für die Lebensmittelverarbeitung konzipiert und umrüstet, um sie nachhaltiger zu machen.“
Als Nicole Uvenbeck im vergangenen Mai einen Anruf von ihrem Manager erhielt, war die Aufgabe einfach: Richten Sie ein Team ein, das Kunden dabei helfen kann, Fabriken für die Lebensmittelverarbeitung energie- und wassersparender zu machen und weniger zu verschwenden. Als Direktorin hat Nicole vor kurzem das Team von Factory Sustainable Solutions (FSS) ins Leben gerufen.
„Wir haben die Möglichkeit, Wärme aus verschiedenen Quellen wie Abwasser oder Nebenproduktströmen zu gewinnen.“
„Bei den herkömmlichen Verarbeitungsmethoden kann es zu Abwärme, übermäßiger Wassernutzung und unbehandelten Abwässern kommen“, sagt Nicole. „Wir kommen ohne die Lebensmittel, die in diesen Fabriken verarbeitet und verpackt werden, nicht aus. Allerdings müssen wir etwas gegen den Energie- und Wasserverbrauch unternehmen, der diesen Fabriken eine so negative Umweltbilanz beschert.“
Damit die Branche diesen Anforderungen gerecht werden kann, berät ein neues Team von Spezialisten Lebensmittel- und Getränkehersteller bei der nachhaltigen Gestaltung von Fabriken und bei der Umsetzung von Lösungen zur Energie- und Wassereinsparung.
Kunden wollen kohlenstoffarme, effiziente Fabriken
„Wir benötigen Sie, um ein Team zu bilden, das Fabriken für die Lebensmittelverarbeitung konzipiert und umrüstet, um sie nachhaltiger zu machen.“
Als Nicole Uvenbeck im vergangenen Mai einen Anruf von ihrem Manager erhielt, war die Aufgabe einfach: Richten Sie ein Team ein, das Kunden dabei helfen kann, Fabriken für die Lebensmittelverarbeitung energie- und wassersparender zu machen und weniger zu verschwenden. Als Direktorin hat Nicole vor kurzem das Team von Factory Sustainable Solutions (FSS) ins Leben gerufen.
„Wir haben die Möglichkeit, Wärme aus verschiedenen Quellen wie Abwasser oder Nebenproduktströmen zu gewinnen.“
„Bei den herkömmlichen Verarbeitungsmethoden kann es zu Abwärme, übermäßiger Wassernutzung und unbehandelten Abwässern kommen“, sagt Nicole. „Wir kommen ohne die Lebensmittel, die in diesen Fabriken verarbeitet und verpackt werden, nicht aus. Allerdings müssen wir etwas gegen den Energie- und Wasserverbrauch unternehmen, der diesen Fabriken eine so negative Umweltbilanz beschert.“
Anfangs musste Nicole herausfinden, wer und was nötig war, um den Kunden das zu geben, was sie wollten. „Sie erwarteten klare Anweisungen dazu, wie sie auf Fabrikebene so kohlenstoffarm wie möglich agieren und ihre Wasser- und Energienutzung effizienter gestalten können“, sagt sie.
Die technischen Entwürfe für die Anlagen und Ausrüstungen des Teams konzentrierten sich auf drei Bereiche: Energie, Wasser und Cleaning in Place (CIP), bei dem das Innere von Tanks und Verarbeitungsausrüstungen gereinigt wird, ohne dass diese demontiert werden müssen. Daraufhin war es an der Zeit, das Lösungsportfolio zu definieren.
Das Portfolio mit den passenden Produkten auffüllen
Zur Auswahl der besten Lösungen mussten sie die Anforderungen der Fabrik erfassen und eventuelle Schwachstellen identifizieren. Dabei haben wir uns verschiedene Technologien angeschaut und Leute befragt, um zu verstehen, was bisher gemacht wurde.
„Der Übergang zu nachwachsenden Rohstoffen ist sehr sinnvoll“, sagt Nicole. „Zur Wassereinsparung und zur Verbesserung der CIP-Reinigung erwies sich die zustandsabhängige Überwachung als die perfekte Lösung, denn sie ermöglicht es uns, anstelle einer zeitbasierten Reinigung erst dann eine Reinigung durchzuführen, wenn sie tatsächlich erforderlich ist.“
„Um den größtmöglichen Nutzen aus einer Wärmepumpe zu ziehen, kann sie an einem Ort aufgestellt werden, an dem sie andere Abwärmeströme in der Fabrik nutzen kann.“
Darüber hinaus traf sich das Team mit Start-ups in verschiedenen Entwicklungsstadien, um neue Lösungen zu finden, die die Nachhaltigkeit in Fabriken neu definieren könnten. Eine Technologie erwies sich sofort als Erfolg: die Wärmepumpe.
Energierückgewinnung mit Wärmepumpen
Wärmepumpen bieten sich für viele verschiedene Prozesse in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben an, da sie in der Lage sind, Abwärme so aufzubereiten, dass sie an anderer Stelle im Betrieb genutzt werden kann. Die Integration in das Pulvergeschäft ist derzeit eine der größten Chancen.
„Die Trocknung bei der Produktion von Pulver ist sehr energieaufwendig. Mit Wärmepumpen lässt sich ein Großteil der Produktionswärme zurückgewinnen und wiederverwenden, so dass wir Energie sparen“, sagt Nicole.
Anfangs musste Nicole herausfinden, wer und was nötig war, um den Kunden das zu geben, was sie wollten. „Sie erwarteten klare Anweisungen dazu, wie sie auf Fabrikebene so kohlenstoffarm wie möglich agieren und ihre Wasser- und Energienutzung effizienter gestalten können“, sagt sie.
Die technischen Entwürfe für die Anlagen und Ausrüstungen des Teams konzentrierten sich auf drei Bereiche: Energie, Wasser und Cleaning in Place (CIP), bei dem das Innere von Tanks und Verarbeitungsausrüstungen gereinigt wird, ohne dass diese demontiert werden müssen. Daraufhin war es an der Zeit, das Lösungsportfolio zu definieren.
Das Portfolio mit den passenden Produkten auffüllen
Zur Auswahl der besten Lösungen mussten sie die Anforderungen der Fabrik erfassen und eventuelle Schwachstellen identifizieren. Dabei haben wir uns verschiedene Technologien angeschaut und Leute befragt, um zu verstehen, was bisher gemacht wurde.
„Der Übergang zu nachwachsenden Rohstoffen ist sehr sinnvoll“, sagt Nicole. „Zur Wassereinsparung und zur Verbesserung der CIP-Reinigung erwies sich die zustandsabhängige Überwachung als die perfekte Lösung, denn sie ermöglicht es uns, anstelle einer zeitbasierten Reinigung erst dann eine Reinigung durchzuführen, wenn sie tatsächlich erforderlich ist.“
„Um den größtmöglichen Nutzen aus einer Wärmepumpe zu ziehen, kann sie an einem Ort aufgestellt werden, an dem sie andere Abwärmeströme in der Fabrik nutzen kann.“
Darüber hinaus traf sich das Team mit Start-ups in verschiedenen Entwicklungsstadien, um neue Lösungen zu finden, die die Nachhaltigkeit in Fabriken neu definieren könnten. Eine Technologie erwies sich sofort als Erfolg: die Wärmepumpe.
Energierückgewinnung mit Wärmepumpen
Wärmepumpen bieten sich für viele verschiedene Prozesse in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben an, da sie in der Lage sind, Abwärme so aufzubereiten, dass sie an anderer Stelle im Betrieb genutzt werden kann. Die Integration in das Pulvergeschäft ist derzeit eine der größten Chancen.
„Die Trocknung bei der Produktion von Pulver ist sehr energieaufwendig. Mit Wärmepumpen lässt sich ein Großteil der Produktionswärme zurückgewinnen und wiederverwenden, so dass wir Energie sparen“, sagt Nicole.
Die ersten Tests haben gezeigt, dass die Wärmepumpentechnologie in Kombination mit Strom aus erneuerbaren Energien eine Schlüsselrolle bei der Steigerung der Energieeffizienz von Fabriken spielen kann. Dabei gibt es viele Bereiche mit ungenutztem Potenzial.
„Wir können Wärme aus verschiedenen Quellen gewinnen“, sagt Nicole. „Wir könnten potenziell Wärme aus Abwässern oder Nebenproduktströmen nutzen.“
Energieeinsparungen mit Fokus auf die gesamte Anlage steigern
Wärmepumpen sind jedoch auch eine Herausforderung für die konventionelle Arbeitsweise bei bestimmten Prozessen. Bei Milchprodukten und Getränken auf pflanzlicher Basis wie Soja- und Haferdrinks wird häufig eine direkte UHT-Behandlung anstelle einer indirekten UHT-Behandlung eingesetzt.
„Bei der direkten UHT-Verarbeitung wird Dampf erzeugt, der viel Energie verbraucht. Mit der Integration einer Hochauftriebswärmepumpe in die Verarbeitungslinie können wir die Menge der eingesetzten Primärenergie reduzieren, indem wir die Abwärme wiederverwenden und in Dampf umwandeln“, sagt Nicole.
„Viele Unternehmen versuchen, ihren ökologischen Fußabdruck zu verkleinern, müssen dabei aber profitabel bleiben. Deshalb müssen wir beweisen, dass unsere Lösungen kosteneffektiv sind, unabhängig von der Energiequelle.“
Die Wärmepumpen, mit denen die direkte UHT-Behandlung erfolgt, sind riesig und im Idealfall auf Dauerbetrieb eingestellt. Im Gegensatz zur traditionellen direkten UHT-Behandlung, die etwa 8 Stunden dauert, wird der Reinigungsprozess erst danach eingeleitet.
„Um die Wärmepumpe optimal zu nutzen, kann sie an einem Ort aufgestellt werden, an dem sie nicht nur für die direkte UHT-Behandlung verwendet wird“, sagt Nicole. „Auf diese Weise lassen sich auch andere Abwärmeströme in der Fabrik nutzen. Die Einsparungen lassen sich dann von der Linie auf die gesamte Anlage übertragen.“
Entwicklung einer Best-Practice-Linie beim Verkauf von individuellen Lösungen
Zur Ermittlung des optimalen Einsatzes von Lösungen wie Wärmepumpen arbeitet FSS intensiv mit den verschiedenen Experten des Unternehmens zusammen.
„Wir kooperieren eng mit Kollegen, die zum Beispiel Käselinien entwerfen. So können wir herausfinden, wie wir eine Best-Practice-Linie mit integrierter Wärmepumpe entwickeln können“, sagt Nicole.
Das Team arbeitet also zweigleisig – zum einen mit den Geschäftsströmen und zum anderen auf dem Markt. Dort dreht sich alles darum, direkt zu handeln und das vorhandene Portfolio anzubieten.
„Es ist ein guter Anfang, Best-Practice-Linien zu definieren, wobei der nächste Schritt dann darin besteht, die Dinge auf eine solide Werksebene zu bringen“, sagt Nicole.
Die ersten Tests haben gezeigt, dass die Wärmepumpentechnologie in Kombination mit Strom aus erneuerbaren Energien eine Schlüsselrolle bei der Steigerung der Energieeffizienz von Fabriken spielen kann. Dabei gibt es viele Bereiche mit ungenutztem Potenzial.
„Wir können Wärme aus verschiedenen Quellen gewinnen“, sagt Nicole. „Wir könnten potenziell Wärme aus Abwässern oder Nebenproduktströmen nutzen.“
Energieeinsparungen mit Fokus auf die gesamte Anlage steigern
Wärmepumpen sind jedoch auch eine Herausforderung für die konventionelle Arbeitsweise bei bestimmten Prozessen. Bei Milchprodukten und Getränken auf pflanzlicher Basis wie Soja- und Haferdrinks wird häufig eine direkte UHT-Behandlung anstelle einer indirekten UHT-Behandlung eingesetzt.
„Bei der direkten UHT-Verarbeitung wird Dampf erzeugt, der viel Energie verbraucht. Mit der Integration einer Hochauftriebswärmepumpe in die Verarbeitungslinie können wir die Menge der eingesetzten Primärenergie reduzieren, indem wir die Abwärme wiederverwenden und in Dampf umwandeln“, sagt Nicole.
„Viele Unternehmen versuchen, ihren ökologischen Fußabdruck zu verkleinern, müssen dabei aber profitabel bleiben. Deshalb müssen wir beweisen, dass unsere Lösungen kosteneffektiv sind, unabhängig von der Energiequelle.“
Die Wärmepumpen, mit denen die direkte UHT-Behandlung erfolgt, sind riesig und im Idealfall auf Dauerbetrieb eingestellt. Im Gegensatz zur traditionellen direkten UHT-Behandlung, die etwa 8 Stunden dauert, wird der Reinigungsprozess erst danach eingeleitet.
„Um die Wärmepumpe optimal zu nutzen, kann sie an einem Ort aufgestellt werden, an dem sie nicht nur für die direkte UHT-Behandlung verwendet wird“, sagt Nicole. „Auf diese Weise lassen sich auch andere Abwärmeströme in der Fabrik nutzen. Die Einsparungen lassen sich dann von der Linie auf die gesamte Anlage übertragen.“
Entwicklung einer Best-Practice-Linie beim Verkauf von individuellen Lösungen
Zur Ermittlung des optimalen Einsatzes von Lösungen wie Wärmepumpen arbeitet FSS intensiv mit den verschiedenen Experten des Unternehmens zusammen.
„Wir kooperieren eng mit Kollegen, die zum Beispiel Käselinien entwerfen. So können wir herausfinden, wie wir eine Best-Practice-Linie mit integrierter Wärmepumpe entwickeln können“, sagt Nicole.
Das Team arbeitet also zweigleisig – zum einen mit den Geschäftsströmen und zum anderen auf dem Markt. Dort dreht sich alles darum, direkt zu handeln und das vorhandene Portfolio anzubieten.
„Es ist ein guter Anfang, Best-Practice-Linien zu definieren, wobei der nächste Schritt dann darin besteht, die Dinge auf eine solide Werksebene zu bringen“, sagt Nicole.
Der Erfolg einiger Lösungen hängt vom Reifegrad ab – und von der Geografie
Der zukunftsorientierte Ansatz des Teams bedeutet, dass einige Start-ups, mit denen es zusammenarbeitet, noch ein weiteres Jahr lang Pilotläufe oder Tests durchführen müssen.
„Gelegentlich muss man einfach warten. Ganz gleich, wie aufregend das Produkt sein mag,“ sagt Nicole. „Das gehört zu den schwierigsten Aufgaben für mich, denn ich möchte einfach nur unser Angebot an den Mann bringen.“
Es sind aber nicht nur die Lösungen, die Nachholbedarf haben. In einigen Regionen ist man auf dem besten Weg zu erneuerbarer Elektrizität, während andere noch immer fossile Brennstoffe subventionieren.
„Viele Unternehmen versuchen, ihren ökologischen Fußabdruck zu verkleinern, müssen dabei aber profitabel bleiben. Deshalb müssen wir beweisen, dass unsere Lösungen kosteneffektiv sind, unabhängig von der Energiequelle,“ sagt Nicole.
„Wir kommen ohne die Lebensmittel, die in diesen Fabriken verarbeitet und verpackt werden, nicht aus. Allerdings müssen wir etwas gegen den Energie- und Wasserverbrauch unternehmen, der diesen Fabriken eine so negative Umweltbilanz beschert.“
Dies gilt auch für Wasser, erklärt Nicole. „Es hängt stark davon ab, wo das Wasser ist. In einigen Regionen ist es billig und reichlich vorhanden. In anderen wird es knapper. In diesen Fällen besteht dann auch mehr Interesse an unseren Lösungen.“
Von einem Telefonanruf zu einer Zukunft mit Fabriken im perfekten Fluss
Die Arbeit des Teams hat sich bereits auf mehr Regionen ausgeweitet, als Nicole erwartet hatte – und die verschiedenen Kunden haben alle unterschiedliche, einzigartige Herausforderungen.
„Wir haben kürzlich einen Kunden in Südafrika getroffen, der uns gezeigt hat, dass Wasserknappheit und Stromausfälle dort eine große Herausforderung darstellen“, sagt Nicole. „Es besteht keine verlässliche Strominfrastruktur, auf die wir uns verlassen können. Also brauchen wir Backups, um die Wärmepumpen mit Strom zu versorgen. Darüber hinaus müssen wir noch sorgfältiger mit der Wassernutzung umgehen.“
Wenn Nicole an den Anruf zurückdenkt, mit dem alles begann, ist sie stolz – aber nur für einen kurzen Moment, bevor sie sich dem nächsten Projekt widmet.
„Alle Projekte bringen unterschiedliche Herausforderungen und Möglichkeiten mit sich, und ich freue mich darauf, sie anzunehmen“, sagt sie. „Wir kratzen nur an der Oberfläche, aber mit jedem neuen Kunden fühlt es sich an, als würden wir die Blaupause für eine nachhaltigere Branche der Lebensmittelverarbeitung entwerfen.“
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Wenn Nicole an den Anruf zurückdenkt, mit dem alles begann, ist sie stolz – aber nur für einen kurzen Moment, bevor sie sich dem nächsten Projekt widmet.
„Alle Projekte bringen unterschiedliche Herausforderungen und Möglichkeiten mit sich, und ich freue mich darauf, sie anzunehmen“, sagt sie. „Wir kratzen nur an der Oberfläche, aber mit jedem neuen Kunden fühlt es sich an, als würden wir die Blaupause für eine nachhaltigere Branche der Lebensmittelverarbeitung entwerfen.“
