Dekarbonisierung der Nahrungsmittelindustrie

Die Nahrungsmittelindustrie steht vor der Herausforderung, ihre Produktionsprozesse nachhaltig zu gestalten und CO₂-Emissionen drastisch zu reduzieren – ein Unterfangen, das unter dem Stichwort Dekarbonisierung der Nahrungsmittelindustrie zusammengefasst wird.

Einige der besonders energieintensiven Prozesse in der Nahrungsmittelindustrie umfassen die Trocknung, Kühlung, Pasteurisierung, Sterilisation und Destillation. Diese Verfahren erfordern erhebliche Mengen an Prozesswärme oder Kälte, um die Haltbarkeit, Sicherheit und Qualität von Lebensmitteln zu gewährleisten. Besonders die Trocknung von Getreide, Milchprodukten und Stärke, aber auch die Erhitzung und Kühlung bei der Fleisch- und Getränkeproduktion, sind mit hohem Energieaufwand verbunden. Die industrielle Kälteerzeugung, beispielsweise für Tiefkühlprodukte oder die Lagerung frischer Lebensmittel, ist ein weiterer großer Energieverbraucher. In Molkereien und Brauereien werden große Mengen an Dampf und heißem Wasser benötigt, um Produkte zu pasteurisieren oder Behälter hygienisch zu reinigen. Hinzu kommen Backprozesse von Bäckereien. Diese energieintensiven Prozesse machen die Dekarbonisierung der Nahrungsmittelindustrie zu einer zentralen Herausforderung.

Als führender Experte für die Dekarbonisierung industrieller Prozesse unterstützt AIT Unternehmen dabei, innovative Technologien und nachhaltige Energiekonzepte zu implementieren. Durch maßgeschneiderte Lösungen helfen wir Betrieben, ihren CO₂-Fußabdruck zu reduzieren, fossile Brennstoffe durch erneuerbare Energien zu ersetzen und energieeffiziente Produktionsprozesse zu etablieren.

Unsere Expertise umfasst die Integration emissionsarmer Technologien, darunter industrielle Wärmepumpen, direkte Elektrifizierung, Wasserstoff- und Biomassekessel sowie modernste Abwärmenutzungssysteme. Zudem begleiten wir Unternehmen bei der Digitalisierung ihrer Produktionsprozesse, um Energieverbrauch und Emissionen in Echtzeit zu überwachen und zu optimieren.

Durch unsere innovativen Konzepte tragen wir dazu bei, dass die Nahrungsmittelindustrie klimaneutral wird und gleichzeitig wirtschaftlich wettbewerbsfähig bleibt. Von der Analyse bestehender Prozesse über die Entwicklung maßgeschneiderter Dekarbonisierungsstrategien bis hin zur Implementierung modernster Energielösungen – AIT ist Ihr zuverlässiger Partner auf dem Weg zu einer nachhaltigen, CO₂-armen Produktion.

Ein besonders energieintensiver Bereich ist die Stärkeindustrie, die sowohl in der Lebensmittelproduktion (z. B. als Süßungsmittel oder Verdickungsmittel) als auch in industriellen Anwendungen (z. B. Klebstoffe für die Papier- und Textilindustrie) eine Schlüsselrolle spielt. Bei einem hohen Bedarf an Strom, Dampf und Prozesswärme muss die Branche verstärkt auf effiziente und klimafreundliche Lösungen setzen.

Laut der European Starch Industry Association setzt sich der Energiemix in der Stärkeindustrie wie folgt zusammen:

• 17 % Strom aus dem Netz
• 14 % Strom aus Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
• 34 % Dampf aus KWK
• 22 % Dampf aus Erdgas-Kesseln
• 13 % Erdgas

Die Dekarbonisierung der Produktionsprozesse erfordert ein ganzheitlich systemische Bewertungsmethoden, innovative Technologien und neue Strategien zur Reduktion von Treibhausgasemissionen. Mehr Informationen: Starch Europe Publishes Decarbonisation Roadmap - Starch Europe

Dekarbonisierung der Nahrungsmittelindustrie kann durch verschiedene Ansätze erfolgen. Dazu gehören das Ersetzen der derzeitigen Wärmegestehungstechnologien, die Dekarbonisierung der Brennstoffe, der verstärkte Einsatz erneuerbarer Energien und Prozessoptimierungen durch Digitalisierung und Innovation.

Da viele Prozesse in der Nahrungsmittelindustrie hohe Wärmemengen benötigen, sind auch of große Abwärmemengen vorhanden, weshalb eine vollständige direkte Elektrifizierung nicht notwendig ist. Der Energiebedarf lässt sich durch den Einsatz von effizienten Technologien und Strom stark reduzieren:

1. Industrielle Hochtemperatur-Wärmepumpen

Moderne Wärmepumpen können Abwärme effizient nutzen und Temperaturen von über 150 °C erreichen – ideal für industrielle Trocknungsprozesse oder zur Dampfproduktion.

• Vorteile: Energieeinsparung 50% und mehr, Reduktion von CO₂-Emissionen bis 100%
• Herausforderung: Hohe Anfangsinvestitionen, aber langfristige Einsparungen

2. Mechanische Dampfkompression (MVR)

Die mechanische Dampfkompression in Kombination mit Hochtemperaturwärmepumpen ermöglicht es die für viele Prozesse notwendigen höheren Dampfdrücke effizient zu erreichen. Auch hier lassen sich System realisieren, die nur 50% der Energie von herkömmlichen Systemen benötigen.

3. Elektrische Kessel als Alternative zu Gaskesseln

Elektrische Kessel können fossile Brennstoffe ersetzen, wenn der Strom aus erneuerbaren Energien stammt, und können insbesondere in Zeiten geringer Stromkosten zum Einsatz kommen. Außerdem sind zusätzlich stromnetzdienliche Anwendungen möglich.

• Vorteil: Kein direkter CO₂-Ausstoß, kurze Ansprechzeit
• Herausforderung: Hoher Strombedarf

Um die direkte Nutzung fossiler Energieträger zu minimieren, stehen verschiedene Alternativen zur Verfügung:

1. Nutzung von Biomasse

Manche Prozesse in der Lebensmittelindustrie erfordern hohe Temperaturen über 180 °C. Daher setzen viele Unternehmen auf Gas-Kessel und KWK-Anlagen. Eine mögliche Lösung ist die Umstellung auf Biomasse-Kessel, um eine CO₂-neutrale Wärmeversorgung zu gewährleisten.

• Vorteile: Erhebliche Reduktion der CO₂-Emissionen
• Herausforderungen: Sehr hohe Nutzungskonkurrenz; begrenzte Verfügbarkeit von Biomasse erfordert regulatorische Rahmenbedingungen für eine gesicherte Versorgung; 

2. Einsatz von Wasserstoff (H₂)

Wasserstoff ist eine Alternative, insbesondere für Hochtemperaturanwendungen. Allerdings muss sichergestellt werden, dass es sich um klimafreundlichen, sogenannten „grünen“ Wasserstoff handelt.

• Technologien: Wasserstoff-Kessel und Wasserstoff-KWK-Anlagen
• Herausforderung: Begrenzte Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff

3. Biogas als Alternative

Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Biogas, insbesondere für Prozesse mit hohen Temperaturanforderungen. Biogas kann fossiles Erdgas ersetzen und damit die CO₂-Emissionen senken.

4. Nutzung geothermischer Wärmequellen

Falls die geologischen Gegebenheiten es zulassen, können geothermische Quellen für die Prozesswärme genutzt werden. In Kombination mit Wärmepumpen kann diese Technologie eine hocheffiziente, emissionsfreie Alternative bieten.

Neben der Umstellung auf erneuerbare Energien tragen auch Innovationen und betriebliche Optimierungen zur Dekarbonisierung der Nahrungsmittelindustrie bei.

1. Innovationen in der Stärkebehandlung

• Neue physikalische und enzymatische Behandlungsmethoden können den Energieverbrauch erheblich reduzieren.
• Umweltfreundliche Hochleistungsadditive verbessern die Funktionalität von Stärkeprodukten und senken den Energiebedarf.

2. Optimierung von Prozessen und digitalen Strategien

• Durch die gezielte Modellierung und Optimierung von Rezepturen und Verfahren lassen sich Energieeinsparungen realisieren.
• Digitale Monitoring-Systeme helfen, Prozesse effizienter zu steuern.

3. Betriebsoptimierung durch Verhaltensänderungen

• Regelmäßige Wartung und Reparaturen sorgen für eine höhere Effizienz der Anlagen.
• Schulungen und bewusster Umgang mit Energie können den Verbrauch zusätzlich senken.

Ein herausragendes Beispiel für die erfolgreiche Dekarbonisierung der Nahrungsmittelindustrie ist das DryFiciency-Projekt bei AGRANA. Das Unternehmen betreibt über 50 Zucker- und Stärkefabriken mit fossilen Brennstoffen für Trocknungsprozesse.

Mit dem DryFiciency-Projekt setzt AGRANA auf innovative Wärmepumpentechnologie:

• Eine geschlossene Kreislauf-Kompressionswärmepumpe wird in den Stärketrocknungsprozess integriert.
• Abwärme wird effizient genutzt, um Temperaturen bis zu 160 °C zu erreichen.
• Der Energieverbrauch wird deutlich gesenkt, was zu einer signifikanten CO₂-Reduktion führt.

Das Projekt zeigt, wie Industrieunternehmen durch innovative Technologien nachhaltiger wirtschaften und ihre Emissionen drastisch reduzieren können.

Die Dekarbonisierung der Nahrungsmittelindustrie ist ein entscheidender Faktor für eine klimafreundliche Zukunft. Durch den Einsatz erneuerbarer Energien, innovative Technologien und optimierte Prozesse können Unternehmen ihre CO₂-Emissionen drastisch reduzieren. Die Umstellung ist nicht nur ökologisch notwendig, sondern bietet auch wirtschaftliche Vorteile durch Energieeinsparungen und eine nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit.