CHICAGO, 25 de agosto de 2026 — El cemento es uno de los materiales que más se consume en todo el mundo y solo lo supera el agua. Sin embargo, el enorme apetito de cemento en el mundo también tiene un costo ambiental: Su producción genera más de mil millones de toneladas métricas de emisiones de gases de dióxido de carbono por año, casi el 8 % de las emisiones globales totales. Ahora, investigadores de la Universidad de Stanford están desarrollando un método de calentamiento de plasma eléctrico para producir cemento sin quemar combustibles fósiles.
Qi Zheng, investigador posdoctoral de la Universidad de Stanford que trabaja con Yi Cui y Paolo Monteiro, presentará sus resultados en la reunión de otoño de la Sociedad Estadounidense de Química (American Chemical Society, ACS) durante el simposio “Innovación energética y gestión del carbono: materiales, química y proceso innovador: conversión y almacenamiento del CO2”, en McCormick Place. ACS Fall 2026 se celebra del 23 al 27 de agosto.
El cemento fue inventado en 1824 por un albañil que buscaba un material de construcción de fraguado rápido. En los dos siglos posteriores a ese hecho, la receta para hacer cemento ha cambiado muy poco. Consiste en calentar piedra caliza, arcilla y otros ingredientes a temperaturas de hasta 2552 °F (1400 °C). El calor fusiona las materias primas en trozos del tamaño de un guijarro llamados clínkeres, que luego se trituran para producir cemento fino y granulado.
Una proporción significativa de las emisiones de dióxido de carbono derivadas de la producción de cemento provienen de la quema de combustibles fósiles para calentar el aire dentro del horno de gran tamaño, donde las materias primas se convierten en cemento. “También hay muchos pasos intermedios que conducen a mucho calor residual”, señala Zheng. Para mitigar las emisiones, Zheng, junto con Yi Cui, profesor de Ciencia de los Materiales; Paolo Monteiro, profesor de Ingeniería Civil, y colegas, idearon una manera de usar electricidad en lugar de combustibles fósiles para calentar directamente las materias primas y eliminar estos pasos intermedios.
El nuevo método de electrificación sustituye los hornos alimentados por combustibles fósiles por la calefacción por plasma, un proceso que implica dirigir la electricidad a través de gas ionizado. Esto genera temperaturas superiores a 4352 °F (2400 °C), que aceleran la formación de los clínkeres de cemento. Zheng y colegas observaron que el calentamiento del plasma fusionaba las materias primas en clínkeres en cuestión de segundos, casi 100 veces más rápido que la producción de cemento tradicional.
Además, al reducir el tiempo necesario para calentar las materias primas, el nuevo método redujo el calor residual. A diferencia de la producción tradicional de cemento, que opera con una eficiencia térmica de entre el 30 y el 40 %, casi el 80 % del calor generado durante el calentamiento por plasma se canalizó para producir cemento.
Los investigadores descubrieron que el nuevo cemento “bajo en carbono”, como lo llamaron, tenía propiedades mecánicas comparables, como durabilidad y viabilidad, al cemento tradicional. También examinaron el cemento de bajo contenido en carbono bajo un microscopio electrónico, y pudieron ver que el nuevo método introdujo defectos a nanoescala que se disolvieron rápidamente en agua y potenciaron la fijación de cemento, lo que mejoró su resistencia en comparación con el cemento tradicional.
El método de calentamiento del plasma también funciona con los residuos de cemento obtenidos de las instalaciones de reciclaje como materia prima. Esto favorece la circularidad y reduce aún más las emisiones de dióxido de carbono en la producción de cemento. Además, si se alimenta con energía renovable, todo el proceso de calentamiento del plasma podría ser libre de emisiones.
En el futuro, los investigadores tienen previsto colaborar con las partes interesadas del sector del cemento para probar y ampliar su método de producción masiva.
Otra prioridad, comenta Zheng, es investigar la eficacia del método de plasma en la manipulación de diferentes tipos de residuos de cemento como materia prima. Los residuos de cemento pueden variar mucho de acuerdo con la ubicación y el momento de la recogida. Hay que poner a prueba “si la nueva tecnología es lo suficientemente sólida como para hacer frente a todo tipo de residuos o si necesitamos cribar un poco antes de alimentar el material a la maquinaria”, añade Zheng.
El Acelerador de Sustentabilidad de Stanford, con sede en la Escuela Stanford Doerr de Sostenibilidad, y la Universidad de California, Berkeley, financiaron la investigación.
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Nota para los periodistas: Notifique que esta investigación se presentó en una reunión de la American Chemical Society. La ACS no realiza investigaciones
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Title
Making Zero-Carbon Cements in Seconds
Abstract
Rapid decarbonization of Portland cement production is essential to reducing the carbon footprint of the built environment. Yet meaningful emissions reductions will require a fundamental reinvention of cement manufacturing. Here, we present a plasma approach that produces sustainable cement in seconds, reducing processing time by two orders of magnitude. The method generates localized temperatures above 2400 °C, maximizing liquid-phase formation and dramatically accelerating clinkering kinetics. Beyond converting conventional raw meal into clinker, we show that concrete waste can be used as feedstock, enabling hydrated cement paste to be reclinkered to meet Portland clinker specifications while achieving compressive strength comparable to commercial cement. This work establishes a new pathway for zero-carbon cement production, expands the potential for cement waste recycling, and advances a more circular cement industry.