Introdução

A revolução industrial despoletou uma nova forma de pensar em organizações fabris, levando a que os principais objetivos estejam ligados a um aumento de lucro económico e aproveitamento de recursos. A ideologia por detrás da revolução industrial é identificada por um modelo linear, onde a matéria prima é extraída, transformada em produto, comercializada, e, finalmente, despejada em lixeiras.

[Gar+19] considera que o modelo de negócio linear representa uma abordagem insustentável de fabrico e consumo de bens, pois leva a escassez e:

• Danos permanentes nos recursos naturais e não renováveis;
• Poluição do solo e da água;
• Aumento da emissão de gases de efeito de estufa.

O autor argumenta: "Logo, iniciou-se a procura por alternativas, e o modelo circular cada vez mais ganhou mais atenção. Este modelo defende um ciclo fechado, um fluxo circular de materiais, matérias primas, e energia em todo o sistema económico, mantendo assim os recursos na economia o máximo de tempo possível." [Gar+19]. O artigo referenciado descreve os princípios da economia circular.

Industrial symbiosis is an example of the application of the circular production model. It is part of the emerging field of industrial ecology and engages industries that are traditionally separated in a collective approach [Che00], where wastes or by-products of an industry or industrial process become the raw materials for another [Com18].

No projeto PRODUTECH4S&C, o foco é a recuperação de energia térmica, que hoje em dia está principalmente dependente de combustíveis fósseis. O objetivo principal é a redução do nível global de descarbonização e o aumento da otimização de energia em ecossistemas industriais.

Tipos de Simbiose

A simbiose de utilização térmica industrial pode ser classificada em duas categorias:

• Intra-industrial: a reutilização de calor é feita dentro do próprio layout industrial da fábrica.
• Inter-industrial: a reutilização é feita através de uma rede de calor que distribui o calor por diferentes consumidores. [Jos22]

Neste artigo é discutida apenas a simbiose inter-industrial e algumas noções do cálculo da rede simbiótica.

Simbiose inter-industrial

Para validar possíveis relações de simbiose, é necessário analisar os potenciais produtores de calor e os consumidores numa vizinhança restrita e caracterizar:

• Potências térmicas;
• Intervalos de temperatura;
• Permutador(es) de calor para cada local na rede.

Estas características irão permitir calcular os custos de uma relação simbiótica entre diferentes empresas/locais.

O equipamento de transferência de calor foi utilizado para validar a análise económica da rede de calor. Os permutadores de calor são o equipamento mais utilizado na transferência de calor entre fluxos de fluido quente. A escolha do permutador tem de ter em conta quais os fluidos utilizados. Os equipamentos mais utilizados em empresas industriais são permutadores em placa, permutadores de calor de casco e tubos, e economizadores. [Jos22]

Cálculo de conversão local

Em cada consumidor, é necessário determinar o permutador a ser usado no grupo de circulação.

O grupo de circulação é o conjunto de bombas de circulação que permitem o fluxo do fluido de transferência de calor. Para saber os custos de bombeamento, é calculado o fluxo de fluido apropriado para o consumo de energia requerido.

Os permutadores de calor convencionalmente utilizados em redes de calor são permutadores em placa. Para ter permutadores em placa adequados, é necessário saber os requerimentos para a área das placas. [Jos22]

Cálculo de utilização de calor residual

A conversão de fluxos de calor residual numa fábrica disponível para uma rede de calor requer a instalação de uma rede interna (circuito intermédio) para recuperar o fluxo de calor residual e transferi-lo à rede de calor. O fluido utilizado no circuito intermédio é escolhido tenho em conta a temperatura do fluxo de calor residual. Dependendo desta temperatura e das necessidades do consumidor, a conversão pode ou não precisar de backup para cumprir os requisitos de temperatura.

A determinação dos permutadores de calor necessários é semelhante ao processo anteriormente resumido. No caso de ter sido utilizado, é necessário também obter a energia usada pelo backup.

Cálculo da rede de calor

Para encontrar a melhor rede de calor, os custos de cada combinação de fontes e consumidores deve ser determinada ao calcular o comprimento de várias secções da rede de calor para cada opção. A troca energética anual para cada combinação deve também ser calculada, tal como outros parâmetros, permitindo a identificação de combinações para as quais o custo energético é menor.

Solução desenvolvida

A Oncontrol encontra-se a criar uma plataforma para engenheiros averiguarem a possibilidade de estabelecer simbiose com outras empresas, onde os custos e outras variáveis económicas são calculadas para as diferentes combinações introduzidas na plataforma. Isto permitirá um melhor planeamento de novos aglomerados simbióticos.

Uma descrição da solução para simbiose térmica da Oncontrol será descrita no próximo artigo.

Referências

[Che00] Marian R Chertow. “Industrial symbiosis: literature and taxonomy”. In: Annual review of energy and the environment 25.1 (2000), pp. 313–337.

[Com18] European Commission. Industrial Symbiosis. Accessed on March 20, 2023. 2018. URL: https://ec.europa.eu/environment/europeangreencapital/wp-content/uploads/2018/05/Industrial_Symbiosis.pdf .

[Gar+19] Jose Arturo Garza-Reyes et al. “From linear to circular manufacturing business models”. In: Journal of Manufacturing Technology Management 30.3 (2019), pp. 554–560.

[Jos22] Bruno Pereira José Maria Cunha André Lisboa. Modelos de valorização energética via simbiose industrial. INEGI, 2022.

[Cir] Circulérie. What is the Circular Economy? Accessed on March 21, 2023. URL: https://circuleire.ie/the-circular-economy/#what-is-the-ce .

Autor

Maria Moita