Ogljikovi stroški zamenjave
Ocene trajnosti industrijske opreme se pogosto osredotočajo na energetsko učinkovitost delovanja. To zajame ogljik, izpuščen med uporabo, vendar izpusti ogljik, izpuščen pri proizvodnji, transportu in odstranitvi same opreme. Pri pogosto zamenjani opremi lahko utelešeni ogljik iz proizvodnje preseže operativne prihranke ogljika zaradi postopnega povečanja učinkovitosti.
Toplotni izmenjevalnik iz nerjavečega jekla v jedkih kemikalijah traja 2-4 leta. V 15-letni življenjski dobi obrata se izdela, odpremi, namesti in odstrani 4-7 nadomestnih enot. Vsaka enota nosi utelešeni ogljik iz proizvodnje jekla, izdelave in transporta.
Toplotni izmenjevalnik PTFE v istem servisu traja 15+ let. Ena enota je izdelana, poslana in nameščena. Ena enota je na koncu odstranjena. Vsebnost ogljika v eni enoti PTFE je lahko večja kot v eni jekleni enoti-proizvodnja fluoropolimera je energetsko-intenzivna-vendar se primerja s kumulativno vsebnostjo ogljika v 4-7 jeklenih enotah in njihovi nadomestni logistiki.
Utelešeni viri ogljika
Proizvodnja nerjavečega jekla izpusti približno 2,0-3,0 kg CO₂ na kg jekla, odvisno od vsebnosti recikliranega materiala in proizvodne poti. 50 kg potopna tuljava nosi 100-150 kg CO₂ v materialu. Izdelava - rezanje, krivljenje, varjenje - doda 20-40 % odtisu materiala. Prevoz od proizvajalca do lokacije dodaja emisije sorazmerno s težo in razdaljo.
Proizvodnja PTFE oddaja približno 8-12 kg CO₂ na kg fluoropolimera. To je 3-5-krat več kot pri nerjavnem jeklu na kilogram. Vendar toplotni izmenjevalnik iz PTFE za enako obremenitev običajno tehta manj-morda 20 kg za potopno tuljavo v primerjavi s 50 kg za enakovredno jeklo-, ker so cevi tankostenske in je nosilna struktura lažja. Skupni vsebovani ogljik posamezne PTFE enote je za 160–240 kg CO₂ večji od posamezne jeklene enote, vendar v enakem vrstnem redu velikosti.
Ogljična prednost PTFE ne izvira iz učinkovitosti na-enoto, temveč iz odprave več nadomestnih enot.
Tabela 1: Primerjava ogljičnega odtisa 15-letnega življenjskega cikla (delovanje 50 kW, korozivna služba)
| Vir ogljika | Nerjaveče jeklo (življenjska doba 2,5 leta) | PTFE (15-letna življenjska doba) |
|---|---|---|
| Enote izdelane več kot 15 let | 6 | 1 |
| Vsebovani ogljik na enoto (kg CO₂) | 140-200 | 180-260 |
| Skupni ogljik v proizvodnji (kg CO₂) | 840-1,200 | 180-260 |
| Prevoz na zamenjavo (kg CO₂) | 15-25 | 20-30 (enkrat) |
| Skupni ogljik pri transportu (kg CO₂) | 90-150 | 20-30 |
| Energija vgradnje/razgradnje na dogodek | Manjša (prevladuje ročno delo) | Manjši (enkrat-) |
| Odstranjevanje na enoto (kg CO₂) | 30-50 (predelava nevarnih odpadkov) | 10-15 (odlagališče nenevarnih odpadkov) |
| Skupni odpadni ogljik (kg CO₂) | 180-300 | 10-15 |
| Skupni 15-letni ogljični odtis (kg CO₂) | 1,110-1,650 | 210-305 |
| Razmerje ogljičnega odtisa (jeklo : PTFE) | 4-6 : 1 |
Utelešene ocene ogljika, ki temeljijo na objavljenih-inventarnih podatkih o življenjskem ciklu za proizvodnjo nerjavnega jekla in PTFE. Prevoz predvideva 1.000 km s tovornjakom. Odstranjevanje predvideva obdelavo nevarnih odpadkov za kovino, ne-nenevarno odlagališče za PTFE.
Operativni vidiki ogljika
Delovni ogljik iz proizvodnje pare je odvisen od učinkovitosti izmenjevalnika toplote. Kot je razloženo v sorodnih analizah, kovinske tuljave sčasoma izgubijo učinkovitost zaradi luščenja in korozije, kar zahteva več pare za isto toplotno moč. Dodatna poraba goriva v ponižujoči življenjski dobi tuljave dodaja operativni ogljik.
PTFE tuljave ohranjajo stabilno učinkovitost in enakomerno porabljajo paro skozi celotno življenjsko dobo. Delovna razlika v ogljiku daje prednost PTFE, čeprav je obseg manjši od razlike v vsebovanem ogljiku pri zamenjavah, ki so se jim izognile.
Prevladuje izognjeni nadomestni ogljik
Prevladujoča prednost PTFE glede ogljika v tej primerjavi je odprava 5 nadomestnih enot in z njimi povezanih emisij pri proizvodnji, transportu in odlaganju. To je strukturna prednost opreme z dolgo{2}}življenjsko dobo, s katero se ne more kosati nobeno postopno izboljšanje učinkovitosti proizvodnje jekla.
Analiza izpodbija predpostavko, da je kovinska oprema okolju prijaznejša, ker je kovine mogoče reciklirati. Medtem ko je jeklo mogoče reciklirati, je sam postopek recikliranja energijsko-intenziven, kontaminacija kemičnih servisnih tuljav s korozijo pa pogosto onemogoča recikliranje, zaradi česar je treba namesto tega odlagati nevarne odpadke.
Povzetek
Analiza ogljičnega odtisa življenjskega-cikla v 15-letnem obdobju kaže, da en toplotni izmenjevalnik iz PTFE z dolgo življenjsko dobo proizvede 75–85 % manj ogljika kot več nadomestnih jeklenih enot v korozivnih kemičnih storitvah. Prednost utelešenega ogljika izhaja iz odprave emisij pri proizvodnji, transportu in odlaganju 5 nadomestnih enot.
Primer trajnosti za PTFE v agresivnih kemičnih okoljih temelji na dolgoživosti, ki zmanjšuje pretok materiala. Višja intenzivnost ogljika na-kilogram pri proizvodnji fluoropolimerov je več kot izravnana z odpravo ponavljajočih se proizvodnih ciklov, ki jih zahtevajo kovinske alternative s krajšo{2}}življenjsko dobo.
Inženirska analiza za primerjavo ogljika v življenjskem-ciklu v določenih aplikacijah je na voljo ob predložitvi trenutne pogostosti zamenjave opreme, specifikacij materiala, transportnih razdalj in intenzivnosti ogljika vira energije.
