Mediante electricidad, se podría producir cemento casi sin huella de carbono

A medida que el mundo intenta modificar la trayectoria del cambio climático, la mayor parte de la atención se centra en lograr que la humanidad dependa menos de los combustibles fósiles, así como en reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, una fuente importante de dióxido de carbono (CO2) es la producción de cemento, que representa el 8 % de las emisiones mundiales de CO2. Ahora, un grupo de investigadores que publican en ACS Energy Letters han fabricado cemento mediante un método que reduce la demanda de energía en un 70 % y las emisiones de CO2 en un 98 % en comparación con los métodos de producción tradicionales.

«Este trabajo define un método para la producción de cemento mediante el uso de electricidad que podría reducir la enorme huella de carbono de la industria hasta en un 98 % cuando se utiliza cemento residual como materia prima». 

«Nuestro equipo estaba motivado para abordar las emisiones derivadas de la producción de cemento en su origen», dice Curtis Berlinguette, autor de correspondencia del estudio. «Usamos electricidad y cemento reciclado para fabricar precursores que formaron un tipo de cemento llamado “belita” a temperaturas más bajas de las que antes se conocían. El cemento rico en belita es importante para estructuras de gran tamaño, como las presas». 

El cemento es un ingrediente esencial para hacer del hormigón un material de construcción duradero, ya que, cuando se mezcla con el agua, une fuertemente la arena y la grava. La materia prima para el cemento suele ser piedra caliza. Sin embargo, la producción de cemento tradicionalmente exige mucha energía, ya que la caliza (hecha de carbonato de calcio o CaCO3) y los minerales que contienen sílice se calientan en dos etapas a más de 2600 grados Fahrenheit (1450 grados Celsius). Estos procesos liberan cantidades significativas de CO2 como subproducto cuando se descompone la caliza. 

Siguiendo un enfoque diferente, Berlinguette y un equipo de investigación de la Universidad de Columbia Británica utilizaron electricidad para reducir las necesidades energéticas de la conversión química de piedra caliza y sílice en un precursor de cemento. El enfoque electroquímico permitió que la reacción se produjera a 140 F (60 C). Luego, el producto de esta reacción se convirtió en belita en un horno a 1200 F (650 C). Al utilizar temperaturas más bajas, este nuevo método redujo la energía térmica necesaria en un 70 %, así como las emisiones de CO2 en comparación con los procesos tradicionales. 

Para reducir aún más las emisiones, el equipo probó el proceso electroquímico utilizando cemento residual reciclado en lugar de piedra caliza. Esta demostración redujo las emisiones del nuevo método a 20 kilogramos de CO2 por tonelada, lo que representa una reducción del 98 % respecto a los 800 kilogramos de CO2 por tonelada de cemento que se liberan durante los procesos convencionales. 

Además, los investigadores señalan que las reacciones electroquímicas produjeron hidrógeno, que podría quemarse para proporcionar la energía térmica para la segunda etapa de la producción de cemento, sustituyendo así a los combustibles fósiles.  

Los autores agradecen la financiación del New Frontiers in Research Fund, el Natural Sciences and  

Engineering Research Council of Canada, la Canada Foundation for Innovation, el Canadian Institute for Advanced Research, el programa Canada Research Chairs y el Canada First Research Excellence Fund.   

La Universidad de Columbia Británica ha presentado una solicitud de patente internacional sobre el proceso descrito en este trabajo, y dos autores son cofundadores de una empresa que comercializa la tecnología.  

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