Un nuevo método de producción de cemento: Un gran paso hacia la lucha contra el cambio climático

En un avance significativo en la lucha contra el cambio climático, investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado un nuevo método para generar cemento. Este procedimiento innovador, que utiliza hornos de arco eléctrico, podría ser un verdadero cambio de juego en el sector de la construcción, dado que la producción de cemento contribuye con el 7.5% de las emisiones globales de CO2 de origen humano.

El equipo de investigación ha calificado esta nueva metodología como un «milagro absoluto». Los hornos de arco eléctrico, actualmente utilizados en el reciclaje de acero, pueden reciclar simultáneamente cemento, un componente del hormigón que consume una cantidad significativa de carbono.

El hormigón: Un protagonista en las emisiones de CO2

El hormigón es el segundo material más utilizado en el mundo, solo superado por el agua. Este material genera cerca del 7.5% de las emisiones de CO2 causadas por las actividades humanas. Reducir estas emisiones de manera escalable y económica, mientras se satisface la demanda global, es uno de los desafíos más significativos para la descarbonización mundial.

El hormigón está compuesto por arena, grava, agua y cemento. A pesar de que el cemento representa una pequeña parte de este material de construcción, es responsable de casi el 90% de sus emisiones de CO2. La producción de cemento implica un proceso llamado clinkering, donde se trituran y calientan la piedra caliza y otras materias primas en grandes hornos. Este proceso transforma los materiales en cemento, liberando grandes cantidades de CO2 cuando la piedra caliza se descarbonata para convertirse en cal.

El «milagro» del horno de arco eléctrico

«Ya sabíamos que se podía ‘reclinkerizar’ el cemento, pero requiere una temperatura muy alta (más de 1500°C). El ‘milagro’ es que esta temperatura está disponible en un horno de arco eléctrico utilizado para el reciclado de acero», señala Julian Allwood, investigador principal del estudio en la Universidad de Cambridge.

El equipo de investigación ha descubierto que el cemento usado es un sustituto eficaz para el fundente de cal, que se emplea en el reciclaje del acero para eliminar impurezas y que normalmente acaba como un residuo conocido como escoria. Sin embargo, al cambiar la cal por cemento usado, el producto final es cemento reciclado que puede utilizarse para fabricar hormigón nuevo.

Este nuevo método de reciclaje de cemento no añade costes significativos a la producción de hormigón o acero y reduce significativamente las emisiones de ambos debido a la menor necesidad de fundente de cal. «Los operadores de hornos de arco eléctrico ya pagan por este fundente de cal y la energía de la fusión, por lo que el nuevo proceso no cambia significativamente sus costes», recalca Allwood.

El camino hacia el cemento de cero emisiones

Las pruebas recientes realizadas por el Materials Processing Institute, socio del proyecto, demostraron que el cemento reciclado se puede producir a escala en los hornos de arco eléctrico. Esta es la primera vez que se logra algo así, y con el tiempo, esta técnica podría producir cemento con cero emisiones.

«El cemento produce 0.8 toneladas de emisiones por tonelada. Nuestro proceso podría reducirlo a cero, si el horno de arco eléctrico funciona con energías renovables. El ahorro depende de la cantidad que fabriquemos», añade Allwood.

Aunque el cemento producido a través de este proceso de reciclaje contiene niveles más altos de óxido de hierro que el convencional, los investigadores afirman que esto tiene poco efecto en su rendimiento.

La industria de la construcción y el cambio climático

El equipo de investigación ha celebrado una serie de talleres con miembros de la industria de la construcción sobre cómo podrían reducir las emisiones del sector. Sin embargo, una cosa que no pudieron o no quisieron considerar fue un mundo sin cemento.

«Hemos creado una empresa derivada (Cambridge Electric Cement Ltd.) que impulsará su desarrollo», asegura Allwood. El proceso de esta empresa ha ido escalando rápidamente y los investigadores aseguran que podrían producir mil millones de toneladas por año para 2050, lo que representa aproximadamente una cuarta parte de la producción anual actual de cemento.

Además, los investigadores han presentado una patente sobre el proceso para respaldar su comercialización. La investigación fue apoyada en parte por Innovate UK y el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas, parte de la institución de investigación e innovación del Reino Unido (UKRI).

«Muchos gobiernos han asumido compromisos jurídicamente vinculantes de emisiones cero, pero no han elaborado planes creíbles para cumplirlos. Cuando lo hagan, reconocerán que en el futuro no dispondremos de tanta energía como quisiéramos y que no existen tecnologías significativas de emisiones negativas, por lo que su atención se centrará rápidamente en reducir la demanda de energía y materiales», concluye Allwood.

Para obtener más detalles sobre esta innovación, puede consultar el estudio de referencia en el siguiente enlace: https://www.nature.com/articles/s41586-024-07338-8.