Выстраивание цепочки создания стоимости для декарбонизации пластика (McKinsey & Company)

На производство пластика приходится около 3% глобальных выбросов углерода, производимых человечеством. Кроме того, согласно анализу McKinsey, ежегодно в пластике связывается от 1 до 1,2 миллиарда тонн ископаемого CO2, который может быть выброшен в атмосферу по окончании срока службы этого пластика, если его не перерабатывать по принципу замкнутого цикла или не захоронить. Пластик используется практически во всех отраслях промышленности, в таких простых изделиях, как пластиковые бутылки, и в таких сложных, как ракеты. Поэтому декарбонизация пластика отвечает интересам всего общества.

Сегодня практически всё готово для декарбонизации пластика. Технологии производства низкоуглеродных пластиков существуют, но системам декарбонизации и перехода к циклическому производству не хватает чётких сигналов спроса и координации по всей цепочке создания стоимости, которые являются необходимыми условиями для инвестиций, обеспечивающих эту инфраструктурно-сложную отрасль.

Для масштабной координации цепочки создания стоимости заинтересованным сторонам необходимо будет участвовать в конкурентном, но конструктивном сотрудничестве, а также в широкомасштабном обучении и развитии потенциала, чтобы найти коммерчески привлекательные решения как для производителей, так и для потребителей. Если эти диалоги помогут сдвинуть дело с мёртвой точки в области пластика, цикличность и возобновляемая энергетика могут сократить выбросы от пластика на 80–90% к 2050 году.

Проблемы выбросов и цикличности в сфере пластмасс

Декарбонизация пластмасс и создание цикличных цепочек создания стоимости в этой области будут иметь решающее значение для нашей планеты, но для этого пластмассовая промышленность должна будет столкнуться с рядом проблем:

Разнообразие видов пластика. В отличие от других материалов, пластик различается по химическому составу и имеет широкий спектр профилей пригодности к переработке. Существуют сотни видов пластика, каждый из которых отличается химическим составом, свойствами и сферой применения.
Многие из этих видов пластика могут иметь различную цепочку создания стоимости, что затрудняет обобщение декарбонизации и цикличности производства пластика.
Разделение инвестиционных приоритетов. Многие инвестиции в энергоэффективность или цикличность уже окупаются, но (пока) не достигают желаемого уровня доходности для многих производителей, например, по сравнению с традиционными инвестиционными проектами в производственные мощности. Хотя многие необходимые технологии доступны уже сегодня, для их внедрения требуется стимул или толчок, наряду с другими инвестиционными приоритетами, которые могут быть у стороны предложения.
Достижение технологической зрелости. Некоторые другие технологии полномасштабной декарбонизации, такие как электрифицированные высокотемпературные процессы и отдельные технологии переработки мономеров, пока не прошли проверку в коммерческих масштабах.

Для решения этих проблем производителям и потребителям необходимо повысить осведомлённость о циклических и декарбонизированных пластиках и спрос на них. Сначала изучив более широкий спектр отраслей производства пластика, заинтересованные стороны смогут работать над созданием циклических низкоэмиссионных технологий для соответствующих пластиков в своих цепочках создания стоимости.

Выбросы распределяются по всей цепочке производства пластика

Мировое производство пластика оценивалось приблизительно в 400 миллионов метрических тонн (Мт) по состоянию на 2023 год, с предполагаемыми ежегодными технологическими выбросами около 1000–1200 МтCO2 , согласно анализу McKinsey. Это приводит к типичной интенсивности выбросов от 2,5 до 3,0 метрических тонн CO2 на метрическую тонну произведенного пластика. Кроме того, углерод, содержащийся в пластике, эквивалентен еще примерно 1,0–1,2 миллиарда метрических тонн ископаемого CO2 в год. Однако важно признать, что существуют значительные различия в углеродном следе различных типов пластика. Некоторые пластики, благодаря своим областям применения и более энергоэффективному производству, демонстрируют гораздо меньший углеродный след, чем другие.

Технологические выбросы возникают на протяжении всей цепочки создания стоимости, обычно их распределение выглядит следующим образом:

Сырьё. Около 20% выбросов приходится на производство химического сырья для производства пластика, такого как нафта или природный газ. Значительная доля этих выбросов связана с утечками метана при добыче сырой нефти и природного газа.
Производство мономеров. Около 25–50% выбросов приходится на высокотемпературные процессы (такие как паровой крекинг и паровой риформинг метана), в ходе которых производятся базовые мономеры, необходимые для производства большинства видов пластика. Эти процессы могут сопровождаться температурами более 850 °C, которые можно достичь только при сжигании ископаемого топлива.
Производство пластмасс. Около 30–55 процентов выбросов приходится на конечную переработку (например, полимеризацию) в различные виды пластика.

Это распределение может существенно варьироваться в зависимости от сложности производственного процесса в химическом производстве. Например, полиэтилен является крупнейшим по объёму пластиковым продуктом и имеет более высокую долю выбросов при производстве мономеров, тогда как более сложные пластики, такие как поликарбонат, имеют более высокую долю выбросов при фактическом производстве пластиков.

Углеродный след пластика зависит от производственных параметров, характерных для конкретного актива и продукта

Сегодня наблюдается значительный разброс в интенсивности выбросов между различными участниками рынка и регионами, что в первую очередь обусловлено четырьмя факторами:

Тип пластика. Различные типы пластика могут иметь совершенно разные показатели выбросов.
Пути производства. Для одного и того же типа пластика часто существуют разные пути производства, которые могут существенно различаться по уровню выбросов в зависимости от конкретных энергетических потребностей и особенностей технологического процесса.
Энергоэффективность. Энергоэффективные меры на различных этапах производства, такие как рекуперация тепла, могут повлиять на общий объём выбросов при производстве пластика.
Энергетический баланс. Источники энергии, используемые в процессах производства пластика, также влияют на выбросы. Три типичных источника энергии — это прямое нагревание (с помощью горелок), пар и электричество. Их воздействие на окружающую среду может существенно различаться в зависимости от вида топлива, используемого для производства энергии.

Для одного и того же типа пластика эти различия могут привести к тому, что выбросы будут различаться в два-пять раз, в крайних случаях.

Переработка может сократить выбросы от сырья и производства за счет исключения некоторых этапов производства

Пути переработки (механические и химические) могут решить проблему углеродного эквивалента, содержащегося в пластике, поскольку переработка не требует дополнительного ископаемого сырья для производства сырья.

Кроме того, технологии переработки позволяют производителям пропустить множество этапов в линейной цепочке создания стоимости пластика, что также может привести к значительному снижению энергопотребления и, следовательно, к снижению выбросов. Однако это ни в коем случае не гарантирует их. Существуют также способы переработки пластика, которые не обеспечивают более низкие показатели выбросов, чем соответствующая цепочка создания стоимости первичного пластика.

Кроме того, не все виды пластика можно перерабатывать всеми доступными методами, и для многих из них технологии переработки ещё не достигли промышленных масштабов. С другой стороны, некоторые виды пластика, такие как полиэтилентерефталат, характеризуются заметно высокими показателями переработки и хорошо развитой инфраструктурой переработки во многих странах, что подчёркивает уже достигнутый прогресс в направлении экономики замкнутого цикла и потенциальные возможности для других видов пластика.

Несколько ключевых рычагов снижения выбросов являются общими для всех цепочек переработки пластмасс

Практически каждый тип пластика — от потребительских пластиков, таких как полиэтилен, до инженерных пластиков, таких как поликарбонат, — требует специальных производственных систем и технологий. Однако некоторые факторы, способствующие как декарбонизации, так и цикличности, актуальны для всех цепочек создания стоимости в сфере производства пластика.

Во-первых, как цепочка создания стоимости линейных первичных полимеров, так и цепочка создания стоимости циклической переработки могут быть декарбонизированы с помощью доступных сегодня рычагов и при относительно небольших дополнительных затратах. Доступные рычаги снижения выбросов включают в себя следующее:

энергоэффективность и рекуперация отходящего тепла
смена топлива (например, на возобновляемые источники или водород)
использование биосырья для устранения выбросов углерода из-за потерь урожайности

Во-вторых, чем короче кольцевой контур, тем меньше углеродный след системы. Инвестиции в технологии, обеспечивающие более короткие контуры, всегда будут превосходить другие решения, включая решения на основе биомассы, длинные контуры которой проходят через атмосферу, с точки зрения потенциала декарбонизации.

Как правило, чем больше этапов переработки пропускается в первичной цепочке, тем меньше вреда приносит переработка. И наоборот, чем длиннее путь переработки, тем выше потребность в декарбонизации на всех этапах производственной цепочки для снижения выбросов по сравнению с первичным процессом.

Таким образом, масштабная декарбонизация потребует значительных инвестиций в инновации и активы. Отрасль по-прежнему сталкивается с фундаментальными технологическими узкими местами, преодоление которых позволило бы декарбонизировать значительную часть выбросов за один раз. Например, электрификация энергоемких процессов (и их использование возобновляемой электроэнергии) по-прежнему остается технологической проблемой, а замена существующих активов займет значительное время после того, как технология станет зрелой.

Открытие новых источников вторичного пластика будет иметь решающее значение для построения циклической экономики

Помимо процессов декарбонизации компании по производству пластмасс могут работать над расширением доступа к вторичным пластмассам для наращивания циклических цепочек создания стоимости.

Чтобы проиллюстрировать потенциал этой возможности, рассмотрим конкретный пример конструкционного полимера. 70% отходов, производимых этим полимером, сегодня не собираются, а 70% собранного лома не перерабатываются и не восстанавливаются. Эти непереработанные и неутилизированные объёмы поступают из различных отраслей промышленности, включая производство потребительских товаров, строительство, автомобилестроение, упаковочную промышленность и медицину.

Чтобы повысить уровень сбора и переработки этого полимера в каждой из этих отраслей, заинтересованным сторонам необходимо будет учитывать специфическую динамику ситуации. Например, в строительстве уровень переработки низок, а перерабатываемые изделия часто загрязнены (и, следовательно, не подлежат переработке традиционными методами механической переработки). Поэтому заинтересованные стороны могут сосредоточить свои усилия на этих областях, чтобы добиться максимального эффекта в плане высвобождения дополнительных потоков отходов для использования в передовых технологиях переработки.

С глобальной точки зрения, две наиболее перспективные возможности для получения большего количества вторичного потребительского лома для данного полимера связаны с производством потребительских товаров и автомобильной продукции в Европе и Китае. Эти возможности особенно важны благодаря большому общему объёму отходов в этих регионах, а также потенциалу расширения уже существующих в Европе и Китае мелкомасштабных циклических цепочек создания стоимости для этого полимера.

Аналогичный анализ можно провести для оценки возможностей других полимеров, при этом решения будут адаптированы к конкретным факторам, влияющим на отходы и цепочки создания стоимости этих полимеров.

Для создания систем декарбонизации и повышения цикличности производства пластика заинтересованные стороны могут рассмотреть возможность объединения усилий для поиска коммерчески привлекательных и конкурентоспособных решений в будущем. Четыре ключевые стратегии могут ускорить декарбонизацию и повысить цикличность производства пластика:

Повышение энергоэффективности. Многие энергосберегающие технологии доступны и «приносят прибыль», но производителям необходимо сосредоточиться на дальнейшем увеличении этой прибыли, чтобы отдать приоритет инвестициям в энергоэффективность по сравнению с другими инвестициями (например, в увеличение мощностей).
Развивать технологические инновации. Существует возможность ускорить переход к ключевым технологиям декарбонизации (например, электрифицированным высокотемпературным процессам или использованию водорода в качестве топлива для печей), опробовав их на меньших активах в производственной сети.
Агрегируйте и активизируйте спрос. Формирование групп для агрегирования спроса на один или несколько активов может ускорить принятие инвестиционных решений со стороны предложения.
Масштабирование кратчайшего цикла. Увеличение цикличности короткого цикла потенциально может способствовать более быстрому снижению общего объема выбросов. Некоторые проблемы с качеством выходных материалов все еще требуют решения, но поиск решений идет быстрыми темпами, и их следует поддерживать. Понимание возможностей доступа к нетронутым запасам вторичного сырья будет иметь решающее значение для создания цепочек замкнутого цикла в достаточном масштабе.

Во всех этих областях быть первопроходцем будет преимуществом. Существующие сегодня инструменты декарбонизации (например, отопление возобновляемыми видами топлива, такими как биогаз) будут доступны не всем. Соответственно, эти области будут крайне конкурентными, по крайней мере, в течение ближайшего десятилетия из-за ограниченного предложения решений.

Чтобы занять стратегическое положение в отрасли будущего, заинтересованные стороны могут работать над обеспечением сырьем и стать первыми, кто выстроит цепочки создания стоимости с нулевым уровнем выбросов. Если заинтересованные стороны продолжат разрабатывать эти решения, они получат мощный старт для внедрения принципов декарбонизации и цикличности в будущее пластиковой промышленности.

Источник: https://www.mckinsey.com/industries/metals-and-mining/our-insights/aligning-the-value-chain-to-decarbonize-plastics

Назад в блог