Proces Heat-to-coat firmy Wuppermann oszczędza do 54 % CO2

Grupa Wuppermann zleciła Instytutowi Fraunhofera ds. technologii w zakresie środowiska, bezpieczeństwa i energii (UMSICHT) zbadanie wpływu na środowisko stosowanego przez Grupę Wuppermann procesu cynkowania taśmowego "heat to coat" i porównanie go z konwencjonalnym procesem cynkowania taśm walcowanych na zimno. Wynik wyraźnie pokazuje, że tam, gdzie obszary zastosowania taśmy ocynkowanej walcowanej na gorąco i taśmy ocynkowanej walcowanej na zimno pokrywają się, proces firmy Wuppermann jest korzystniejszy pod względem bilansu CO2.

Fraunhofer Umsicht sporządził bilans ekologiczny na podstawie normy DIN EN ISO 14040 i ocenił skutki dla środowiska jako wpływ na klimat wyrażony w ekwiwalencie CO2 na kg (CO2-eq./kg) taśmy stalowej ocynkowanej ogniowo.

Przyglądając się szczegółowo zakładom produkcyjnym firmy Wuppermann w obszarze wyrobów płaskich, wyłania się następujący obraz: Procesy galwanizacji z obróbką końcową powodują 54% niższą emisję CO2 w zakładzie w Moerdijk (NL) - 0,080 kg CO2-eq./kg, w Judenburgu (AT) - 0,089 kg CO2-eq./kg o 49% i w Györ (Węgry) - 0,116 kg CO2-eq./kg o 33% w porównaniu z procesem referencyjnym - 0,173 kg CO2-eq./kg. Emisja CO2 przy trawieniu została już uwzględniona dzięki zintegrowanemu procesowi firmy Wuppermann. W tym tak zwanym "gate-to-gate" nie uwzględnia się wpływu na środowisko materiału wsadowego do produkcji taśm gorących.

Biorąc pod uwagę oszczędności CO2 i skalę procesu galwanizacji, w trzech wspomnianych zakładach, oszczędność CO2 w roku 2022 wyniosła około 60 000 ton.

Największym czynnikiem kształtującym wartość bilansu CO2 w poprzednim badaniu (rok bazowy 2018) było ciągle zużycie energii. Jednak ze względu na działania w zakresie wytwarzania energii we własnym zakresie oraz w zakresie zakupionego asortymentu energii elektrycznej, to właśnie cynk ma obecnie największy udział w emisji CO2.

Proces cynkowania stosowany w firmie Wuppermann przynosi korzyści w odniesieniu do bilansu ekologicznego. Zwykły proces cynkowania taśm walcowanych na zimno wymaga wyżarzania taśmy stalowej do temperatury 750° C w dużym piecu wyżarzającym opalanym gazem ziemnym lub hutniczym. Produktem jego spalania jest CO2, który jest uwalniany do atmosfery. Następnie taśma musi zostać schłodzona do temperatury cynkowania. Proces heat-to-coat firmy Wuppermann wykorzystuje mały, indukcyjnie ogrzewany piec, który w ciągu kilku sekund podgrzewa taśmę stalową do temperatury cynkowania 460 - 480° C. Dzięki temu rezygnuje się z energochłonnego wyżarzania rekrystalizacyjnego w temperaturze ok. 750° C.

Obszar produkcji rur, który został teraz po raz pierwszy zbadany, przekonuje również niską emisją CO2 w procesie wytwarzania. Również w tym przypadku dwa austriackie zakłady w Altmünster i Judenburgu korzystają z zakupu energii elektrycznej z elektrowni wodnych i wiatrowych oraz z własnej produkcji energii elektrycznej za pomocą systemów fotowoltaicznych. Bilans ekologiczny na podstawie normy DIN EN ISO 14040 uwzględnia wpływ na środowisko jako wpływ procesu produkcji rur na klimat w tonach ekwiwalentu CO2 na tonę spawanej wzdłużnie rury stalowej (t CO2-eq./t). W Judenburgu (Austria) w procesie produkcji rur powstaje 0,014 t CO2-eq./t, w Altmünster (również w Austrii) 0,042 t CO2-eq./t, a w Małomicach (Polska) 0,070 t CO2-eq./t. Dwa główne czynniki wpływające na różnice pomiędzy dwoma austriackimi zakładami to obszary transportu i pakowania. Analiza ta nie uwzględnia wpływu na środowisko materiału wsadowego, jakim jest taśma walcowana na gorąco lub wytrawiana czy cynkowana na gorąco.

Instytut Fraunhofera UMSICHT otrzymał zlecenie przygotowania bilansu gazów cieplarnianych dla procesu cynkowania na gorąco i produkcji rur w Grupie Wuppermann oraz porównania wyników procesu cynkowania z powszechnie stosowanym na rynku procesem cynkowania na zimno. Badanie opierało się na ocenie bilansu ekologicznego lub analizie cyklu życia zgodnie z normą DIN EN ISO 14040. Stanowi to ramy dla oceny potencjalnego wpływu systemu wyrobów na środowisko w całym cyklu życia. Badanie podzielono na cztery fazy: określenie celu i zakresu badania, inwentaryzacja cyklu życia, oszacowanie wpływu i ocena. Umożliwia to rejestrowanie wszystkich istotnych potencjalnych oddziaływań (ze szczególnym uwzględnieniem emisji gazów cieplarnianych) na media środowiskowe. Ten wpływ na klimat przedstawiony jest w ekwiwalentach CO2 na kilogram (CO2-eq./kg) taśmy stalowej ocynkowanej ogniowo. Wpływ na środowisko wszystkich innych emisji gazów cieplarnianych, np. metanu, jest przeliczany na wartość porównywalną z CO2 za pomocą znormalizowanej metody.

Aby móc ocenić całkowite oddziaływanie na środowisko spowodowane produkcją jednego kilograma taśmy stalowej ocynkowanej ogniowo lub jednego kilograma rury stalowej spawanej wzdłużnie, konieczne jest rozszerzenie przestrzeni systemowej. Dlatego też rzeczywista ocena cyklu życia obejmuje nie tylko dane pierwotne dotyczące procesów produkcyjnych w samej firmie Wuppermann, ale także dane wtórne dotyczące procesów zachodzących w dalszej lub poprzedniej fazie produkcji. Obejmuje to przede wszystkim produkcję cynku (jeśli dotyczy), dostarczanie energii elektrycznej oraz transport surowców do zakładów.

W przypadku procesu referencyjnego wykorzystano ogólnie dostępne zbiory danych dotyczące produkcji taśmy walcowanej na gorąco, produkcji taśmy stalowej walcowanej na zimno oraz produkcji blachy ocynkowanej metodą cynkowania na zimno. W tym ostatnim przypadku chodzi o materiał o grubości warstwy cynku 275 g/m2.

Aby móc odnieść się do grubości warstwy cynku Z275 w procesie cynkowania taśmowego na zimno, średnia grubość warstwy cynku w zakładach Wuppermann została w obliczeniach porównawczych skorygowana odpowiednio do Z275. Ponieważ proces heat-to-coat firmy Wuppermann przebiega na połączonej linii trawienia i cynkowania, w bilansie ekologicznym uwzględniono również trawienie. Nie jest tak w przypadku procesu referencyjnego, ponieważ trawienie odbywa się w oddzielnym etapie przed walcowaniem na zimno. W bezpośrednim porównaniu procesów, wpływ trawienia na środowisko w bilansie ekologicznym firmy Wuppermann jest dodatkowym obciążeniem. Jeśli wyeliminuje się z rozważań cynk, przewaga procesu Heat-to-Coat firmy Wuppermann wzrasta nawet do 93 %.