Revista Nueva Minería

La creciente demanda de vivienda en la mayoría de las principales ciudades del mundo está cada vez más en desacuerdo con los proyectos de construcción, ya que los elementos básicos literales (hormigón y cemento) son extremadamente contaminantes.

The Wall Street Journal
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Aproximadamente el 7% de todas las emisiones de CO2 provienen de la producción de cemento y, con el aumento de la población, se necesitarán más edificios.

Aproximadamente el 7% de todas las emisiones de carbono actuales provienen de la producción de cemento, lo que lo convierte en uno de los sectores industriales con mayores emisiones, según la consultora McKinsey.

“El hormigón es un material de construcción esencial”, afirmó Claude Loréa, director de cemento, innovación y ESG de la Global Cement and Concrete Association. “Tres cuartas partes de la infraestructura que existirá en 2050 aún no se han construido”.

Alrededor del 90% de las emisiones del cemento Portland tradicional provienen de la producción de clinker, el agente aglutinante que mantiene juntas el agua, la grava y la arena, que constituye casi las tres cuartas partes del producto final.

Por lo general, el clinker se elabora calentando piedra caliza y arcilla en un horno giratorio a temperaturas superiores a 2700 grados Fahrenheit. A menudo se utiliza carbón para alimentar estos hornos. Aproximadamente dos tercios de las emisiones de clinker son liberadas por la piedra caliza cuando se calienta, mientras que el resto proviene de la combustión de combustibles para generar calor.

Ese proceso se ha replicado durante milenios, pero ahora las empresas buscan cambiarlo. Los enfoques para abordar el problema incluyen mejorar la eficiencia energética, utilizar combustibles más limpios, capturar las emisiones de carbono producidas y cambiar a materias primas alternativas.

Eficiencia incrementada

Una forma en que la industria busca mejorar la sostenibilidad en la producción de cemento es apuntando a ganancias de eficiencia.

La startup británica Carbon Re tiene como objetivo optimizar el uso de combustible mediante el empleo de inteligencia artificial y aprendizaje automático. Uno de los principales problemas de la industria es el desperdicio de combustible, según el cofundador de Carbon Re, Aidan O’Sullivan, quien dijo que las diferentes calidades del carbón significan que la mayoría de los productores a menudo usan demasiado para producir clinker.

La startup está analizando el uso real de combustible de varios productores para entrenar su algoritmo de aprendizaje automático para predecir el combustible óptimo necesario para una fuente de combustible y un objetivo de producción determinados. “Buscamos optimizar el proceso de consumo de combustible para que se utilice la energía suficiente para obtener la reacción química que se necesita”, dijo.

Pequeñas mejoras pueden sumar un efecto de emisión considerable. “Un ahorro del 2% de combustible se traduce en el ahorro de decenas de miles de toneladas de carbono por planta”, dijo O’Sullivan. Añadió que el desarrollo también tiene implicaciones más amplias: “Existe una gran oportunidad de utilizar la IA en la industria pesada, donde su contribución es del 20% de las emisiones de carbono”.

Nuevos combustibles

Otros buscan cambiar el tipo de combustible por completo. Cemex , uno de los mayores productores de cemento del mundo, ha estado trabajando con Synhelion, con sede en Suiza, para producir clinker utilizando energía solar en lugar de carbón. El año pasado, las dos empresas dijeron que su proyecto de prueba en España producía clinker sin combustibles fósiles.

Según este enfoque, los espejos concentran la luz solar en el receptor solar de Synhelion, que se utiliza para calentar un horno a unos 2.700 grados Fahrenheit para crear un clinker sin combustibles fósiles. “Estamos eliminando la combustión de combustibles fósiles y al mismo tiempo tenemos calor a altas temperaturas”, dijo Gianluca Ambrosetti, codirector ejecutivo y cofundador de Synhelion.

Las dos empresas ahora están trabajando para ver si el proceso se puede realizar en un ciclo continuo agregando almacenamiento de energía térmica a su proceso. Su objetivo es producir comercialmente clinker con energía solar para 2030.

Captura de carbon

Synhelion también busca agregar captura de carbono a su modelo para absorber el CO2 liberado por la piedra caliza, además de reducir esas emisiones de la combustión para producir calor.

La Agencia Internacional de Energía considera la captura, el uso y el almacenamiento de carbono como un medio para reducir las emisiones para la industria, pero por el momento la adopción ha sido lenta. En su Escenario de Emisiones Netas Cero para 2050, la AIE dice que “el 8% del CO2 del sector debe almacenarse a nivel mundial para 2030, en comparación con los niveles insignificantes actuales. Pero el progreso en el despliegue y la inversión en esta área es todavía limitado, y estas tecnologías todavía se encuentran en etapas relativamente tempranas de desarrollo”.

Heidelberg Materials , uno de los mayores productores de cemento del mundo, busca cambiar esta situación. Actualmente, Heidelberg está construyendo una instalación de captura y almacenamiento de carbono junto a su planta en Brevik, Noruega. Su objetivo es comenzar a capturar las emisiones de la producción a finales del próximo año con capacidad para absorber aproximadamente 400.000 toneladas al año cuando esté en pleno funcionamiento. Sería el primer sitio de captura de carbono a gran escala del mundo en una planta de cemento.

Heidelberg ha optado por la llamada captura de aminas, que utiliza disolventes químicos para capturar y absorber las emisiones de CO2 mediante una reacción química. Luego, una nueva asociación de Shell , Total y Equinor licua y envía el CO2 para almacenarlo bajo el lecho marino cerca de la ciudad de Bergen.

“Básicamente, cuando analizamos cómo descarbonizamos, es una palanca considerable en la industria [del cemento]”, dijo Christoph Beumelburg, director de comunicaciones de Heidelberg. “Si queremos abordar esas emisiones, CCUS es una tecnología que debemos analizar”, añadió.

Otra idea que está explorando la industria es eliminar por completo los materiales tradicionales, evitando así el proceso de clinker.

Partanna, con sede en Delaware, evita el uso de cemento Portland como aglutinante y, en cambio, confía en la química natural. Cofundada en 2020 por el exjugador de la Asociación Nacional de Baloncesto Rick Fox, la empresa utiliza una combinación de salmuera de plantas desalinizadoras y productos de desecho de la producción de acero llamados escoria para crear una nueva forma de cemento.

“Tomamos la escoria y la salmuera, que son dos materiales reciclados, los juntamos y los mezclamos a temperatura ambiente, por lo que no necesitamos el exceso de calor que se utiliza para generar cemento”, dijo Fox. Además de crear un cemento alternativo, el proceso también absorbe dióxido de carbono a medida que los dos materiales reaccionan.

Partanna dice que el nuevo cemento es tan fuerte como el cemento Portland tradicional y debido a que utiliza salmuera como materia prima, se vuelve más fuerte si se expone al agua de mar, una característica particularmente útil para diques, defensas contra inundaciones y muros en áreas afectadas por marejadas ciclónicas o huracanes.

Nacido en las Bahamas, Fox dijo que los efectos del huracán Dorian en 2019 en sus islas natales resaltaron la necesidad de materiales de construcción más resistentes en las regiones más pobres y vulnerables a los efectos del cambio climático. “Me interesé a través de mis propios esfuerzos personales de supervivencia como bahameño y quería entender dónde estábamos en el mundo en cuanto a los impactos del clima”.

Partanna está trabajando actualmente con el gobierno de las Bahamas para construir 1.000 viviendas asequibles utilizando su cemento y también está en conversaciones con un hotelero de Las Vegas para proporcionar cemento para un nuevo proyecto.