Bo kemična industrija plesala drugače?

Zgodovina kemične industrije sega v antične čase. Bližnjevzhodni obrtniki so rafinirali alkalije in apnenec za proizvodnjo stekla že 7000 let pred našim štetjem, Feničani so v 6. stoletju pred našim štetjem uspešno naredili milo. Kitajci so okoli 10. stoletja razvili smodnik. V srednjem veku so alkimisti izdelovali manjše količine kemikalij in do leta 1635 so romarji v Massachusettsu proizvajali kalijev nitrat za smodnik in kemikalije za strojenje. Čeprav so posamezni kemični obrati vse od Velike Britanije do Rusije obstajali od 40-ih let 18. stoletja naprej, so se velike kemične industrije razvile šele v 19. stoletju, kar sovpada z industrijsko revolucijo in tudi napredkom v organski kemiji, ki je omogočil proizvodnjo sintetičnih barv iz premogovega katrana.

V 90-ih letih prejšnjega stoletja so nemška podjetja začela proizvajati žveplovo kislino in približno v istem času so kemična podjetja začela uporabljati elektrolitsko metodo, ki je zahtevala velike količine električne energije in soli, da bi ustvarila kavstično sodo in klor. Kemikalije se danes uporabljajo domala v vsaki industriji, ne le v tekstilni – tudi v gradbeništvu in kmetijstvu, avtomobilski, ...
 

Kratkoročno rožnato

Od sredine 80-ih let je svetovna kemična industrija rasla za 7 odstotkov letno in leta 2010 dosegla 2,4 trilijona evrov. Večino rasti v zadnjih 25 letih je prispevala Azija, ki ima v lasti skoraj polovico svetovne prodaje kemikalij. Če se bodo trenutni trendi nadaljevali, je pričakovati, da bodo svetovni kemični trgi v naslednjih 20 letih v povprečju rasli za tri odstotke, predvsem zavoljo Azije in Bližnjega vzhoda, kot v poročilu o viziji kemične industrije do leta 2030 ocenjuje svetovalno podjetje AT Kearney. Azija naj bi imela do leta 2030 v lasti kar dve tretjini trga, medtem ko bo v Evropi rast le 1-odstotna.

Lani je evropska kemična industrija zabeležila 0,5-odstotni upad proizvodnje, letos bo za 0,5 odstotka zrasla. Izvoz je leta 2017 dosegel 160 milijard evrov, trgovinski presežek pa je znašal okoli 50 milijard. Kratkoročno je torej napoved za evropsko kemično industrijo rožnata, pravi René van Sloten, izvršni direktor programa za industrijsko politiko pri Evropskem svetu za kemično industrijo (Cefic).

Prihodki kemične industrije bodo s 3500 milijard evrov leta 2017 zrasli na 6000 milijard evrov leta 2030. »Rast kemične industrije podžigata rastoči kitajski trg pa tudi oživljanje kemične industrije v ZDA zahvaljujoč plinu iz skrilavcev. Investicije se selijo tudi na Bližnji vzhod in v Indijo. Te države so tudi zasnovale strategije za razvoj kemične industrije,« pojasnjuje René van Sloten.

In prav s temi državami bo morala Evropa tekmovati za investicije. Zadnja večja je pred meseci napovedana investicija v prvi novi kreker v pristanišču Antwerpen, vredna tri milijarde evrov. Šibke točke Evrope, kar zadeva investicije v primerjavi z Vzhodom, so namreč volatilnost cen surovin in materialov, tudi dražja energija, imamo pa odlično infrastrukturo, kemične grozde, kot sta Antwerpen in BASF-ov Ludwigshafen, tudi delovna sila je visoko izobražena, ocenjuje René van Sloten.
Pri AT Kearney pričakujejo, da bo zaradi počasne rasti do leta 2030 v evropski kemični industriji izgubljenih več kot 30 odstotkov delovnih mest.

Svetovna kemična industrija se že vrsto let spopada tudi z zmanjševanjem marž, trženjem izdelkov, hitro rastočo konkurenco v državah v razvoju in kupci, ki zahtevajo več po nižjih cenah. Na področju izdelave poliamida 6 so v Aquafilu na to težavo odgovorili z novim poslovnim modelom, ki temelji na načelih krožnega gospodarstva. »Razvili smo sistem regeneracije Econyl za neskončno recikliranje poliamida 6 iz poliamidnih odpadkov. Poliamid econyl, iz katerega izdelujemo vlakna za oblačila in tekstilne talne obloge, ima znatne okoljske prednosti. S tem smo svoje izdelke prekvalificirali iz osnovnih v posebne izdelke, za katere so kupci pripravljeni plačati več. Smo pionirji krožnega gospodarstva v kemični industriji,« pojasnjuje Denis Jahić, direktor in član uprave AquafilSLO.

Med največje težave industrije, v kateri deluje, prišteva strateške kemikalije, saj so »v rokah multinacionalk, ki krojijo cene in dobavo vsem ostalim«.
 

Za pol Manhattna

No, v nemškem kemičnem velikanu BASF, kjer se bahajo, da ustvarjajo kemijo, niso zaskrbljeni nad napovedmi o manjši rasti in selitvi na Vzhod. V začetku leta so v Ludwigshafnu, kjer imajo sedež (njihove tovarne in obrati pokrivajo površino v velikosti polovice Manhattna), predstavili celo zelo ambiciozne načrte. Napovedali so številne projekte na področju raziskav in razvoja za zmanjšanje emisij ogljikovega dioksida kot del nove poslovne strategije podjetja. Predsednik in glavni direktor Martin Brudermüller je dejal, da bo BASF do leta 2030 ogljično nevtralno podjetje. V zadnjih dveh desetletjih je BASF zmanjšal svoje emisije toplogrednih plinov za 50 odstotkov, pri čemer je podvojil obseg proizvodnje, je dejal Brudermüller. »Oddajamo le še 0,6 tone CO2 na tono materiala.« Emisije si želijo še dodatno zmanjšati oziroma se jim na področju proizvodnje povsem izogniti, za kar pa potrebujejo sistem upravljanja ogljika, v okviru katerega se rojevajo nove ideje in inovacije, tudi biorazgradljivi produkti.

Programi, ki jih je opisal, vključujejo razvoj koncepta električnega ogrevanja za parne krekerje, razvoj nove tehnologije za proizvodnjo vodika in razvoj novih katalizatorjev. »Kemična industrija ne more biti dekarbonizirana zaradi sestavin in visoke vsebnosti ogljika, ampak lahko tega čim bolje upravljamo,« je prepričan Brudermüller. Kar 75 odstotkov ogljika je del produktov, ki jih prodajajo, kar imenujejo strukturni ogljik: »Vsaka tona CO2 je izguba vrednosti, saj za ogljik veliko plačujemo, zato moramo optimizirati proizvodnjo, kar nam je tudi uspelo.«

Družba želi v naslednjih petih letih namestiti prvi »svetovni« električni koncept ogrevanja za parne krekerje in uporabljati obnovljive vire energije za delovanje parnih krekerjev. Ciljno usmerjajo tudi proizvodnjo vodika, ki sprosti znatne količine CO2. Kemična industrija namreč uporablja velike količine vodika pri sintezi amoniaka. BASF skupaj s partnerji razvija novo tehnologijo za proizvodnjo vodika iz zemeljskega plina (ki ga sestavljata vodik in ogljik) ali metana. S pirolizo metana, ki zahteva razmeroma malo energije, in z uporabo energije iz obnovljivih virov se lahko vodik proizvaja v industrijskem obsegu brez emisij CO2, je dejal prvi mož koncerna.

Dr. Andreas Bode iz podjetja BASF je prepričan v širšo uporabnost ogljika. Obstajajo mali trgi, ki bi ga lahko konzumirali, ampak za kilogram vodika potrebujejo tri kilograme ogljika. »Letno bomo naredili en milijon ton trdega ogljika, kar je slišati veliko, vendar je to malo – aluminijska industrija ga potrebuje 250 milijonov ton, jeklarska pa še več,« je pojasnil Bode.
Proučujejo tudi postopek za proizvodnjo olefinov, pri čemer se sproščajo velike količine CO2. Pri tem si prizadeva za bistveno zmanjšanje emisij s »suhim preoblikovanjem« metana. BASF je predstavil tudi nov pristop za uporabo CO2 kot kemične surovine. To zajema proizvodnjo natrijevega akrilata iz etilena in CO2.

Natrijev akrilat je pomemben začetni material za superabsorbente, ki se pogosto uporabljajo v plenicah in drugih higienskih izdelkih.

V letu 2017 je BASF investiral nekaj manj kot 1,9 milijarde evrov v raziskovalne in razvojne projekte. Slišati je veliko, a je precej manj, kot v raziskave vlagajo avtomobilska podjetja, oziroma le okoli štiri odstotke skupnega prometa. Podjetniško raziskovalno področje vključuje okoli 3000 projektov, ki jih izvaja več kot 11.000 zaposlenih na področju raziskav in razvoja po vsem svetu.

Surova nafta ima več kot 17.000 posameznih sestavin, zaradi česar je izjemno kompleksna mešanica organskih snovi. V rafineriji se med destilacijo surove nafte proizvaja kot ena od štirih frakcij: rafinerijski plin, nafta (lahka in težka nafta), plinsko ol

Nišne priložnosti

Evropa je druga največja proizvajalka kemikalij na svetu, saj je prodaja kemikalij lani znašala 542 milijard evrov. Sedem evropskih držav – Nemčija, Francija, Velika Britanija, Belgija, Španija, Italija in Poljska – je odgovornih za 85 odstotkov prodaje proizvedenih kemičnih produktov in na tem področju sprememb ne bo. No, spremembe bi se lahko zgodile v primeru trdega brexita. Če bi Združeno Kraljestvo zapustilo EU brez dogovora, bi kemična industrija občutila kaos, ki pa bo kratkotrajen. »Ker kemikalije pred tem, ko končajo v končnem produktu, večkrat prečkajo mejo med Veliko Britanijo in Francijo, bi se lahko podražile. Vprašanje je tudi, kaj bo z registracijo kemikalij, saj sedaj uporabljamo angleški sistem, …« razmišlja René van Sloten.

Z brexitom ali brez njega bo sicer do leta 2030 globalen kemični trg doživel spremembe – industrija in kupci se selijo na Vzhod. Okoli 66 odstotkov celotne prodaje kemikalij naj bi se zgodilo v Aziji. Vsi ti dogodki vplivajo tudi na evropsko kemično industrijo, ki se že odziva na spremembe s procesnim preoblikovanjem – teži h krožnemu gospodarstvu, trajnostim rešitvam, nišnim proizvodom, … Van Sloten meni, da so v bodočem fragmentiranem svetu in regionalizaciji kemične industrije evropska prednost specialne kemikalije. V tej luči je po njegovih besedah bolj pomembna Slovenija kot na primer splošna kemična industrija. Priložnosti so v segmentu tehnologij nizkooglijčne družbe, recikliranje bo postalo vse bolj pomembno. Več bo sodelovanja z jeklarsko industrijo in cementno, napoveduje van Sloten. Tesno sodelujejo tudi s predelovalci odpadkov: »Odpadki so ključna surovina in priložnost za našo industrijo.«

Tudi pri AT Kearney so že leta 2012 ocenili, da se trg kemikalij ne bo vznemirjal z revolucionarnimi odkritji, kot je pojav novih razredov molekul. Namesto tega pričakujejo napredek pri posebnih kemikalijah in nišah za aplikacije s tehnološkimi preskoki v panogah, kot so biotehnologija in gorivne celice. Vendar naj bi v Evropi potrošnja rasla le v segmentu kemikalij za potrošnike. Se sprašujete, kako smo lahko potrošniki osrednje gonilo povpraševanja? Parfumi, barve za lase, detergenti, mila, barve za tkanine, plastične otroške igrače, zobne paste, … je poenostavljen odgovor.
 

Aquafil s še bolj ambicioznimi načrti

EU si je namreč zadala tudi cilj ničogljične industrije in krožnega gospodarstva. Te spremembe so za industrijo pozitivne, je prepričan van Sloten, saj bo industrija izdelovala nove izolacijske materiale, baterije: »Kemična industrija je ponudnik storitev za vse ostale sektorje in tržne priložnosti so.«

Trendi v kemični industriji so, da se nafta in plin kot osnovni surovini za proizvodnjo kemikalij nadomestita s kemikalijami, pridobljenimi iz obnovljivih virov. Temu sledijo tudi v podjetju Aquafil, ki z 11 evropskimi partnerji in vodilnim ameriškim podjetjem na področju biotehnologij v okviru projekta Effective razvija nov način proizvodnje poliamida 6 iz surovin rastlinskega izvora. Aquafil sicer največ vlaga prav v raziskave in razvoj za nadgradnjo krožnega modela gospodarstva, pojasnjuje Denis Jahić, direktor in član uprave AquafilSLO. »Poleg poliamida 6 razvijamo tudi načine za recikliranje drugih materialov, ki se nahajajo v poliamidnih odpadkih (na primer polipropilen iz talnih oblog).«

Kako dolga je pot od ideje do inovacije in nato izdelka, ki ga lahko prodajo? »Ob jasni strategiji, ki se oblikuje na podlagi trendov na tržišču, in ustreznih sredstvih je razvoj lahko hiter. V Aquafilu smo prve reciklirane nitke izdelali že leta 2007 iz mešane surovine, ki je bila delno reciklirana iz industrijskih odpadkov in delno primarna, leta 2011 pa smo postavili veliki industrijski obrat, v katerem s pomočjo kemijske regeneracije odpadkov izdelujemo vlakna, pridobljena zgolj iz odpadnih surovin,« odvrne Jahić. V razvoj, načrtovanje in opremo obrata ECONYL® v Ljubljani je podjetje do sedaj vložilo že več kot 30 milijonov evrov. Dodaja, da njihov poslovni model predvideva, da se bodo v bližnji prihodnosti lahko odpovedali nafti in presedlali na trajnostne proizvode in surovine. »Načrtujemo, da bomo v nekaj letih vso surovino za poliamid 6 v AquafilSLO pridobili z regeneracijo odpadkov in tako postali popolnoma neodvisni od nafte,« pojasnjuje sogovornik.
 

Svet (še) stoji na nafti

Do prehoda na »čisto« – na varne kemikalije, čisto energijo, nove metode predelave surovin in alternativne surovine – pa bo kemična industrija še vedno slonela na nafti (in zemeljskem plinu), ki jo s frakcionirno destilacijo pri različnih vreliščih ločijo na surovine za kemično industrijo (ogljikovodiki z 9 do 10 ogljikovimi atomi se uporabljajo za izdelavo plastičnih mas), kerozin in tudi asfalt ter izolacijske materiale. Nafto so poznali in jo uporabljali že v antiki. Omenjali so jo že v času Herodota, stara ljudstva pa so jo uporabljala v različne namene. Sprva v medicinske, za dezinfekcijo, Perzijci so jo uporabljali za gradnjo cest, … Skorajda ni stvari, katere osnova ni nafta, je vzhičeno pripovedoval naš vodič po BASF-ovem muzeju. Od delov za avtomobilsko industrijo, tekstilno, kozmetično, kmetijstvo, … In umetni vonji. »Poduhajte!« je domala vzkliknil. Ko smo začeli odpirati lopute na primerkih, je govoril: »To ni videlo limone. Tudi sivke ne. To je umetnost kemije.« In dišalo je po sivki in limoni in sladki pomaranči. Pa meti. Po vonjih, ki so v detergentih, čistilih za kopalnico in stranišče, pa tudi v dišečih smrekicah, s katerimi vestno osvežujemo vonj v avtomobilih.

Pline, ki nastanejo pri rafiniranju nafte, najpogosteje odpadno zažgejo, vendar – kot smo slišali na konferenci podjetja BASF – razvijajo nove postopke, ki so okoljsko manj sporni. Parni kreking (pri reakciji kreking večje molekule pri višji temperaturi s pomočjo katalizatorja razcepijo na manjše molekule) je namreč energetsko potraten.

Martin Brudermüller ni želel povedati, koliko energije kupujejo in koliko je proizvedejo sami, glede na to, da imajo v Ludwigshafnu tudi tri lastne elektrarne, po svetu pa 347 obratov. Dejal je le, da v Ludwigshafnu električno energijo proizvajajo sami s kombinacijo toplotne in električne energije: »Ali kupujemo električno energijo iz obnovljivih virov energije, pa je odvisno od države in zmogljivosti. Vendar vse naše tovarne pripravimo na to, da bi bile čim bolj zelene, je pa to odvisno tudi od držav, v katerih obratujejo.«

»Naša industrija je naredila že veliko za zmanjšanje emisij in teh ni mogoče še dodatno znižati z obstoječo tehnologijo. Omejitve so. Če bi morali emisije še dodatno zmanjšati, bi morali spremeniti vse procese, tudi vhodne surovine, da bi dosegli cilj,« pojasnjuje van Sloten. Če bi torej namesto fosilnih surovin uporabljali več obnovljivih virov, hidro energije, ogljikovega dioksida in presedlali na elektrifikacijo, bi slednje podražilo vse produkte, potrebovali bi tudi nove tovarne. To so investicije, težke nekaj sto milijard, za katere je potrebno tudi pravo poslovno okolje, ki bi to podpiralo. Težava, če bi energetsko požrešna panoga presedlala samo na zeleno energijo, je namreč tudi cena produktov – ker je ta dražja, bi bili dražji tudi proizvodi, to pa ni v interesu kupcev, ki želijo več, boljše in ceneje. BASF zato kupuje energetsko mešanico v državah, kjer je to mogoče, »v državah, kjer energetika sloni na premogovni energiji, pa ne bomo investirali«.