24 luglio 2024
Trasformare l’industria alimentare e delle bevande ad alta intensità energetica e dipendente dai combustibili fossili, fabbrica dopo fabbrica.
I sistemi alimentari globali producono oltre un terzo delle emissioni globali di gas effetto serra e il settore alimentare utilizza il 70% della fornitura mondiale di acqua dolce.
Con l’implementazione di normative più severe in tutto il mondo, l’attenzione è rivolta all’ottimizzazione della gestione delle risorse e alla riduzione delle emissioni di carbonio. Allo stesso tempo, i consumatori si aspettano che le aziende dell’industria di alimenti e bevande prendano l’iniziativa per attuare cambiamenti sostenibili.
Per aiutare il settore a soddisfare queste esigenze, un nuovo team di specialisti sta consigliando i produttori di alimenti e bevande sulla progettazione di fabbriche sostenibili e su come implementare soluzioni per il risparmio energetico e idrico.
I clienti vogliono fabbriche efficienti e a basse emissioni di carbonio
“Abbiamo bisogno che creiate un team in grado di progettare e aggiornare le fabbriche di lavorazione degli alimenti per renderle più sostenibili”.
Quando Nicole Uvenbeck ha ricevuto una chiamata dal suo manager lo scorso maggio, il compito era semplice: creare un team che potesse aiutare i clienti a rendere le fabbriche di lavorazione degli alimenti più efficienti dal punto di vista energetico e idrico e con numero ridotto di sprechi. Di recente, Nicole ha lanciato il teamFactory Sustainable Solutions (FSS) come suo direttore.
“Possiamo raccogliere calore da diverse fonti come acque reflue o flussi di sottoprodotti”.
“I metodi di lavorazione tradizionali possono generare calore di scarto, un eccessivo utilizzo delle risorse idriche e acque reflue non trattate”, afferma Nicole. “Non possiamo vivere senza gli alimenti lavorati e confezionati in queste fabbriche, ma dobbiamo risolvere il problema del consumo energetico e idrico che conferisce a queste fabbriche un impatto ambientale così elevato”.
In primo luogo, Nicole ha dovuto capire chi e cosa era necessario per dare ai clienti ciò che volevano. “Dicevano: vogliamo che ci dica cosa fare a livello di fabbrica in modo da poter produrre le più basse emissioni di carbonio ed essere più efficienti con la nostra acqua e il nostro utilizzo di energia”, afferma.
Il team ha elaborato progetti tecnici di impianti e apparecchiature incentrati su tre aree: energia, acqua e cleaning in place (CIP), dove l’interno dei serbatoi e delle apparecchiature di processo viene pulito senza essere smontato. Poi, era il momento di definire il portafoglio di soluzioni.
Riempire il portafoglio con i prodotti perfetti
Per scegliere le soluzioni migliori, dovevano individuare le esigenze della fabbrica e identificare eventuali lacune. Questo includeva esaminare diverse tecnologie e intervistare le persone per capire cosa era stato fatto prima.
“La transizione alle energie rinnovabili è molto sensata”, afferma Nicole. “Per risparmiare acqua e migliorare la CIP, il monitoraggio basato sulle condizioni si è rivelato perfetto perché ci consente di pulire quando è necessario invece di eseguire una pulizia in base al tempo”.
“Per ottenere il massimo da una pompa di calore, è possibile metterla in un luogo in cui possa attingere ad altri flussi di calore di scarto in fabbrica”.
Il team ha anche incontrato start-up in diverse fasi di sviluppo per trovare nuove soluzioni che potessero ridefinire la sostenibilità nelle fabbriche. Una tecnologia ha avuto un successo immediato: la pompa di calore.
Recupero dell’energia con le pompe di calore
Le pompe di calore risultano utili per molti processi diversi nelle fabbriche di lavorazione degli alimenti grazie alla loro capacità di elaborare il calore di scarto in modo che possa essere utilizzato altrove nella fabbrica. Una delle maggiori opportunità in questo momento è integrarle nel settore della polvere.
“L’asciugatura durante la produzione di polvere richiede molta energia. Con le pompe di calore possiamo recuperare e riutilizzare molto calore di produzione e risparmiare energia”, afferma Nicole.
I primi test indicano che la tecnologia della pompa di calore, combinata con l’elettricità rinnovabile, può svolgere un ruolo chiave nell’aumento dell’efficienza energetica della fabbrica. E ci sono molte aree di potenziale non sfruttato.
“Possiamo raccogliere calore da fonti diverse”, afferma Nicole. “Potremmo potenzialmente prendere il calore dalle acque reflue o dai flussi di sottoprodotti”.
Aumento del risparmio energetico con un focus completo a livello di impianto
Ma le pompe di calore sfidano anche il modo convenzionale di fare le cose in determinati processi. Con latticini e bevande a base vegetale come il latte di soia e le bevande all’avena, ad esempio, il trattamento a temperatura ultra elevata (UHT) diretto viene spesso utilizzato al posto del trattamento UHT indiretto.
“Durante il processo UHT diretto, viene prodotto vapore, che consuma molta energia. Integrando una pompa di calore ad alto sollevamento nella linea di processo, possiamo ridurre la quantità di energia primaria utilizzata riutilizzando il calore di scarto e trasformandolo in vapore”, afferma Nicole.
“Molte aziende vogliono ridurre la propria impronta, tuttavia devono rimanere redditizie, quindi dobbiamo dimostrare che le nostre soluzioni sono convenienti, indipendentemente dalla fonte di energia”.
Le pompe di calore utilizzate per il trattamento UHT diretto sono enormi e, idealmente, sono impostate per funzionare continuamente. Ciò va contro il tradizionale trattamento UHT diretto, che dura circa 8 ore, dopodiché viene avviato il processo di pulizia.
“Per ottenere il massimo dalla pompa di calore, è possibile metterla in un luogo in cui non venga solo utilizzata per il trattamento UHT diretto”, afferma Nicole. “In questo modo, può attingere ad altri flussi di calore di scarto in fabbrica ed è possibile aumentare i risparmi dal livello della linea al livello dell’impianto”.
Costruire la linea di qualità vendendo soluzioni uniche
Per determinare il miglior uso di soluzioni come le pompe di calore, FSS lavora a stretto contatto con i diversi esperti dell’azienda.
“Abbiamo lavorato a stretto contatto con i nostri colleghi che progettano linee per il formaggio, ad esempio per capire come creare una linea di qualità in cui la pompa di calore è integrata”, afferma Nicole.
Ma non vedono l’ora che tutto sia perfettamente in atto, quindi il team sta lavorando su due percorsi: uno con i flussi aziendali e l’altro sul mercato, dove si tratta di agire ora e offrire ciò che è nel portafoglio.
“È un ottimo inizio per definire le linee di qualità, e poi il passo successivo è portare le cose a un livello di fabbrica consolidato”, afferma Nicole.
Il successo di alcune soluzioni dipende dalla maturazione e dall’area geografica
L’approccio lungimirante del team significa che alcune start-up con cui lavora devono ancora eseguire cicli pilota o test per un altro anno.
“A volte, dobbiamo solo aspettare, indipendentemente da quanto possa essere entusiasmante il prodotto”, afferma Nicole. “Questa è una delle parti più difficili per me perché voglio solo presentare la nostra offerta.”
E non sono solo le soluzioni a dover recuperare il ritardo. Alcune regioni sono sulla buona strada verso l’elettricità rinnovabile, mentre altre ancora sovvenzionano i combustibili fossili.
“Molte aziende vogliono ridurre la propria impronta, ma devono rimanere redditizie, quindi dobbiamo dimostrare che le nostre soluzioni sono convenienti, indipendentemente dalla fonte di energia”, afferma Nicole.steam”, afferma Nicole.
“Non possiamo vivere senza gli alimenti lavorati e confezionati in queste fabbriche, ma dobbiamo risolvere il problema del consumo energetico e idrico che conferisce a queste fabbriche un impatto ambientale così elevato”.
Lo stesso vale per l’acqua, spiega Nicole. “Dipende molto da dove si trova l’acqua. In alcune regioni è economica e abbondante. In altre, sta diventando sempre più scarsa e, in questi casi, c’è più interesse per le nostre soluzioni”.
Da una telefonata a un futuro di fabbriche in flusso perfetto
Il team ha già lavorato con più regioni di quante Nicole avesse previsto e i diversi clienti hanno tutte sfide differenti e uniche.
“Di recente abbiamo incontrato un cliente in Sudafrica e ho visto come la scarsità idrica e le interruzioni di corrente siano una sfida enorme”, afferma Nicole. “Non c’è un’infrastruttura elettrica affidabile su cui contare, quindi abbiamo bisogno di backup per alimentare le pompe di calore e dobbiamo essere ancora più consapevoli dell’utilizzo delle risorse idriche”.
Riflettendo sul suo viaggio dalla telefonata che ha dato inizio a tutto, Nicole è orgogliosa, ma solo per un momento, prima di essere pronta per il prossimo progetto.
“Tutti i progetti presentano sfide e opportunità diverse e sono entusiasta di affrontarle”, afferma. “Stiamo solo grattando la superficie, ma sembra che stiamo delineando il progetto per un settore di lavorazione alimentare più sostenibile con ogni nuovo cliente”.
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