Los residuos de la energía es una pieza clave de la economía circular. Con herramientas de datos predictivas e inteligencia artificial, el sector está recibiendo un reinicio radical, escribe Sue Qense, Director Comercial de AVEVA
¿Qué pasa si cada cáscara de naranja que tiró podría alimentar su cafetera a la mañana siguiente? Esa cáscara es de desperdicio, pero también es una oportunidad perdida para capturar energía muy necesaria y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
A medida que se descompone, los desechos orgánicos como las cáscaras de frutas producen metano, uno de los principales gases responsables del calentamiento global. Desde la revolución industrial, el metano ha representado un tercio de los aumentos de temperatura mundial según IEA’s Global Methane Tracker 2024. Pero cuando se captura en la fuente, este metano puede reutilizarse en gas natural renovable bajo en carbono (RNG). Al igual que el gas natural convencional, RNG se puede usar para calentar, cocinar y transportar. Más metano capturado de residuos significa más gas para las necesidades de la vida, como su café de la mañana.
¿Por qué el problema debería estimularnos ahora? Simplemente porque el mundo está generando más basura que nunca. Cada minuto, se producen y recolectan 3.825 toneladas de desechos municipales. O alrededor de 2.01 mil millones de toneladas de residuos sólidos municipales por año, con al menos un tercio administrado de una manera que no es ecológica, según el Banco Mundial. Eso crecerá a 3.40 mil millones de toneladas para 2050.
El mundo tiene un problema de desechos. Al mismo tiempo, la demanda de energía global está creciendo, alimentada por el crecimiento económico y una población en aumento: para 2050, es probable que el uso global de electricidad aumente en un tercio a tres cuartos, según el Administración de Información Energética de los Estados Unidos. Los desechos orgánicos pueden ayudar a abordar ambos problemas, con la ayuda de las tecnologías de la Cuarta Revolución Industrial (4IR). Los sensores de Internet de las cosas, el análisis de datos e inteligencia artificial (AI) ahora están reescribiendo las reglas de recuperación de recursos y producción de biogás.
Convertir la basura en energía con tecnologías digitales
A medida que las naciones endurecen los mandatos de la economía circular y los objetivos climáticos, las herramientas digitales están transformando flujos de desechos en fuentes de energía confiables. Las plataformas de datos conectadas a la nube y el análisis de IA permiten a los equipos de residuos de energía monitorear cada paso de la cadena de valor, desde la entrada de materia prima hasta la salida de energía, todo en tiempo real. Esto mejora el tiempo de actividad de la planta, anticipa el mantenimiento y optimiza el rendimiento, al tiempo que ayuda a cumplir con los objetivos de cumplimiento ambiental.
El seguimiento del viaje de materiales y energía hace que la energía circular y sostenible sea una realidad práctica. Esta es la economía circular en acción: convertir la basura de ayer en el poder del mañana. Mantener nuestros niveles de consumo actuales requeriría los recursos de 2.3 planetas para 2050, según el Consejo Mundial de Negocios para el Desarrollo Sostenible. Al pasar a una economía circular, donde reducimos, reutilizamos y reciclaremos, los consumidores pueden desacoplarse el crecimiento global del consumo, dice el Foro Económico Mundial. Describe la economía circular como la oportunidad de negocio de nuestro tiempo. Las herramientas digitales son esenciales para construir y escalar cadenas de valor circular y pueden ofrecer un cambio transformador como parte de un enfoque integral que incluye medidas de política y un menor uso de recursos.
Regular el bucle para catalizar la innovación
Es por eso que los sectores de infraestructura circular, como los residuos de la energía, ahora son una prioridad de política para muchos países. A medida que las corrientes de desechos industriales evolucionan en volumen y complejidad, los formuladores de políticas están comenzando a darse cuenta del valor de los enfoques económicos circulares.
Por ejemplo, el nuevo acuerdo verde de la UE y su plan de acción de economía circular tienen como objetivo hacer que el producto sostenible sea la norma, a través de medidas regulatorias, instrumentos financieros y herramientas basadas en información destinadas a dirigir a las empresas hacia las prácticas circulares. El bloque Directiva del marco de residuos Promueve la prevención de residuos, la reutilización y el reciclaje junto con la recuperación de energía. Las plantas de residuos de la UE también necesitarán pronto informar y pagar emisiones de gases de efecto invernadero.
Las actualizaciones de equipos (nuevas calderas, por ejemplo, pueden reducir las emisiones en la fuente, pero eso no ofrecerá las ganancias de eficiencia o la visibilidad de las emisiones requeridas. Los operadores de residuos a la energía enfrentan una presión creciente para capturar, analizar e informar datos en tiempo real con una mayor transparencia y precisión. Las tecnologías digitales permiten convertir el cumplimiento en una ventaja estratégica. La verdadera eficiencia proviene del uso de AI y análisis de datos en tiempo real en todos los niveles: monitorear las emisiones, reducir el tiempo de recursos y predecir el tiempo de actividad del equipo.
Para las plantas existentes, eso significa implementar plataformas de trazabilidad basadas en la nube que admiten informes transparentes y precisos, por lo que podemos cuantificar las emisiones evitadas cuando los desechos de alimentos como las cáscaras se digieren para obtener energía. También necesitamos una nueva generación de plantas RNG construidas con principios de diseño modular, sensores integrados y arquitecturas listas para la nube. Necesitamos plantas más inteligentes construidas para adaptarse a materias primas y estándares ambientales.
Cerrar el bucle del diseño al optimización
Un mejor diseño, optimizar los modelos comerciales y mejorar nuestra infraestructura circular son las áreas más prometedoras de la innovación de la economía circular, según la Fundación Ellen MacArthurel líder de la circularidad mundial.
Las empresas ya están poniendo estos principios en acción. Para mejorar los resultados comerciales, las instalaciones de residuos a la energía se están convirtiendo en centros impulsados por datos, donde los sensores capturan los datos de temperatura, presión y composición de gas en cada etapa de la combustión; Las plataformas en la nube centralizan esta información para la visibilidad del sitio cruzado; y los algoritmos de IA traducen estos datos en ideas procesables para respaldar mejores decisiones, desde el mantenimiento predictivo hasta la optimización de rendimiento.
En el Reino Unido, el líder de la economía circular, Suez, mantiene las plantas de energía desde los desechos en funcionamiento gracias a las advertencias tempranas generadas por IA, evitando días de tiempo de inactividad costosos, ahorrando costos y, lo más importante, manteniendo bajo control las emisiones de GEI. El tiempo de inactividad no planificado erosiona la capacidad del sector de residuos a la energía para competir con otras alternativas de energía.
Archaea Energy de BP lleva un paso más allá: al extraer datos de ciclo de vida de extremo a extremo de diferentes plantas en una interfaz de una sola ventana, los equipos pueden visualizar el rendimiento en tiempo real para una eficiencia óptima y aprovechar al máximo las oportunidades operativas. Pueden tomar decisiones más inteligentes y hacer más con menos, transformando la complejidad operativa en una ventaja competitiva y logrando un ROI más alto.
Más allá de la virtualización, Archaea también está utilizando tecnologías 4IR para ampliar su cartera. Sus nuevas plantas se construyen con un diseño modular utilizando unidades montadas en skid para agilizar la instalación y reducir las obras civiles del sitio. Cuando se combina con la gestión de configuración basada en la nube y las pruebas gemelas digitales, cada módulo se puede encargar en semanas en lugar de meses. La compañía ve la bioenergía entregando Ebitda de $ 2 mil millones en 2025 y con el objetivo de entregar más de $ 4 mil millones en 2030.
Alimentar la economía circular con datos
Desde una cáscara naranja hasta un kilovatio de energía limpia, la evolución digital de los desechos orgánicos muestra lo que es posible cuando las tecnologías avanzadas cumplen con los principios de economía circular. Los sensores de IoT hacen que la descomposición sea visible, el análisis optimice la producción y impulsa las operaciones predictivas.
A medida que los marcos de políticas se endurecen y los incentivos del mercado se alinean con los objetivos de sostenibilidad, será más importante que nunca que los operadores de residuos a la energía armonizaran los estándares de datos en sus cadenas de valor y los enfoques digitales escala. Solo entonces podremos cumplir la promesa de la economía circular de convertir cada desecho de desechos en un recurso para un futuro sostenible.
Imagen principal: suministrado