Piense en las aceras que caminamos todos los días, las carreteras que conduce, la innumerable infraestructura energética, presas, centrales eléctricas... Todo necesita cemento. Las emisiones de la producción de cemento representan hasta el 8% de las emisiones de carbono globales, más que la industria de la aviación y el transporte marítimo combinados.

El rápido desarrollo de China es una de las principales causas de esta situación. En solo dos años, 2020 y 2021, China produjo más cemento que Estados Unidos en todo el siglo XX. Otros países en desarrollo también necesitarán utilizar grandes cantidades de cemento al construir ciudades e infraestructura. Si queremos alcanzar el objetivo de neutralidad de carbono en las próximas décadas, necesitamos encontrar formas de construir sin generar emisiones de cemento. Esta tarea es difícil, pero no imposible.

Las soluciones actuales

Observe una planta de cemento típica que opera comúnmente en todo el mundo: chimeneas, hornos, sistemas de precalentamiento, también conocidos como sistemas de precalentamiento. Todos son fuentes de emisiones de carbono; aproximadamente el 40% de las emisiones de cemento provienen de la quema de combustibles para calentar, donde la temperatura puede alcanzar los 1450 grados Celsius, el 60% restante proviene de la torre de precalentamiento donde la piedra caliza y otros aditivos se calientan a 885 grados Celsius, lo que provoca que la piedra caliza libere dióxido de carbono. Entonces, ¿dónde está la solución?

En primer lugar, necesitamos considerar el uso de menos concreto. La realidad muestra que a menudo usamos cantidades de concreto de dos a tres veces más de lo que realmente se necesita; los arquitectos y los ingenieros estructurales tienden a usar concreto en exceso para garantizar la seguridad y evitar riesgos legales. Aunque el concreto juega un papel importante en soportar cargas de compresión y grandes pesos, especialmente en cimientos y columnas, en otras ubicaciones podemos reducir el uso de este material. El nuevo edificio del Parlamento en Escocia es un ejemplo típico de diseño arquitectónico orientado a la reducción de carbono; el concreto y el acero solo se utilizan cuando es realmente necesario, mientras que la madera contrachapada se prioriza para las estructuras no portantes.

Un diseño consciente de las emisiones de carbono es sin duda la clave para minimizar el impacto de la industria del cemento en el medio ambiente. Por supuesto, reemplazar completamente el concreto en un futuro cercano es imposible; según algunos análisis, reducir el exceso de concreto como se hace actualmente solo puede ayudar a reducir las emisiones en un máximo del 26%. Está claro que el mundo necesita esforzarse mucho más.

La siguiente solución radica en el propio proceso de producción de cemento, como se mencionó, el 40% de las emisiones provienen del horno, que a menudo utiliza carbón, coque, petróleo o gas natural para alcanzar temperaturas de hasta 1450 grados Celsius. La electrificación del horno es una solución prometedora, pero alcanzar temperaturas tan altas con energía eléctrica es un gran desafío; aunque algunas startups están trabajando para hacer realidad esta idea, aún queda mucho por hacer.

Otra solución es utilizar los hornos como lugares de tratamiento de residuos; la alta temperatura del horno los convierte en lugares ideales para procesar desechos industriales, residuos domésticos o neumáticos usados. La piedra caliza en el horno absorberá los contaminantes generados durante la combustión, evitando que se liberen a la atmósfera. Esta conversión de combustible puede ayudar a reducir aproximadamente el 7% de las emisiones.

Un nuevo tipo de concreto

Analicemos otro aspecto del problema de las emisiones del cemento. El carbono liberado del proceso de calcinación de la piedra caliza, después de pasar por el horno, se convierte en clínker, el componente principal del cemento; el cemento se combina con arena y agua para formar concreto. Aunque solo representa aproximadamente el 10% de la composición del concreto, el cemento es el principal causante de las emisiones. Por lo tanto, otra estrategia es buscar materiales alternativos al clínker; las startups están investigando y desarrollando activamente un nuevo tipo de cemento verde que elimina completamente el clínker, pero hasta ahora no hay ningún material que pueda reemplazar completamente la piedra caliza en términos de abundancia y viabilidad comercial.

Ajustar la fórmula del concreto requiere tiempo de prueba y verificación de seguridad, y esto es completamente necesario. Los recientes incidentes desafortunados en Turquía con el uso generalizado de cemento de baja calidad y procesos de construcción no estándar son una lección costosa. En América del Norte, el clínker representa aproximadamente el 90% de la composición del cemento debido a los estrictos estándares de seguridad, pero en comparación con el resto del mundo, América del Norte es un poco excesivamente cautelosa. La proporción de clínker en el cemento a nivel mundial en 2020 fue de solo alrededor del 72%. Esto muestra el gran potencial para reducir la proporción de clínker utilizando productos alternativos.

Los expertos creen que al agregar arcilla y piedra caliza no procesada, podemos crear una nueva mezcla de cemento con una proporción de clínker de solo el 50% y aún así garantizar la seguridad. Esta es una tecnología probada que cumple con los estándares de construcción actuales y tiene el potencial de reducir a la mitad las emisiones de la industria del cemento y el concreto. Estos esfuerzos contribuirán de manera importante a la lucha contra el cambio climático. Sin embargo, mientras no encontremos un cemento completamente libre de emisiones y escalable, cualquier actividad de producción de clínker seguirá liberando una cantidad significativa de emisiones al medio ambiente.

Captura de carbono

El camino hacia una industria de la construcción sostenible nos lleva al último paso, que también es el más desafiante. Es la descarbonización en la producción de cemento; para lograr este ambicioso objetivo, no hay otro camino que aplicar tecnologías de captura y almacenamiento de carbono. Este método implica capturar el dióxido de carbono (CO2) generado por los procesos térmicos y químicos en la producción de cemento, y luego comprimirlo y almacenarlo de manera segura en el subsuelo en formaciones geológicas adecuadas.

Un ejemplo típico de este esfuerzo pionero es el proyecto de una empresa de cemento en Noruega, donde están experimentando con una de las primeras plantas de cemento en el mundo con capacidad para capturar CO2 y se prevé que lo almacenen en el fondo del Mar del Norte en yacimientos de petróleo y gas agotados. Además de capturar carbono después del proceso de producción, otra dirección prometedora que están siguiendo las startups es incorporar CO2 en el proceso de producción de cemento y concreto. Este nuevo método aprovecha la capacidad natural de las rocas para absorber y retener carbono, abriendo el potencial para transformar el entorno de construcción, que ha sido conocido por sus imponentes edificios de concreto, en enormes reservorios de carbono.

Con estos esfuerzos, el objetivo de lograr una industria de la construcción con emisiones netas cero para 2050 se está volviendo cada vez más factible. China, el mayor productor de cemento del mundo, juega un papel clave en esta revolución verde; aunque hay muchos desafíos, también hay señales positivas de este país de mil millones de habitantes. La vida útil promedio de una planta de cemento en China es de aproximadamente 15 años, mucho menor que los 34-35 años en Estados Unidos. Esto significa que las plantas de cemento en China pueden utilizar tecnologías modernas más eficientes en energía.

Además, China también utiliza menos clínker, el componente principal que genera CO2 en el cemento, en comparación con el promedio mundial, y ha implementado al menos un proyecto de captura de carbono. Sin embargo, el camino por delante sigue siendo desafiante. Recientemente, China ha pospuesto la fecha límite para alcanzar el pico de emisiones en el sector de la construcción de 2025 a 2030. Cambiar el diseño y el proceso de producción de concreto y cemento son pasos viables a corto plazo, mientras que la tecnología de captura y almacenamiento de carbono aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo y requiere una inversión significativa. Se estima que el costo de producción de cemento utilizando tecnología de captura de carbono podría aumentar entre un 70% y un 115%, pero si se considera el costo total de un proyecto de construcción, el costo del cemento o concreto representa solo una pequeña parte.

Por lo tanto, es completamente factible y económicamente eficiente que los gobiernos de los países se comprometan a apoyar parte del costo de los materiales para fomentar la aplicación de esta tecnología verde. Un ejemplo típico es la Ley de Reducción de Emisiones de Estados Unidos, con una política que aumenta el crédito fiscal a 85 dólares por cada tonelada de carbono almacenado, lo que está contribuyendo a impulsar el desarrollo del mercado de captura y almacenamiento de carbono. Durante mucho tiempo, industrias pesadas como la producción de cemento se consideraron un rompecabezas climático, pero hoy, con los avances significativos de la ciencia y la tecnología, tenemos en nuestras manos la solución para resolver este problema.

Además de revolucionar la industria del cemento, la búsqueda y aplicación de materiales de construcción alternativos también juega un papel igualmente importante. La madera, con su capacidad de regeneración natural y su capacidad para absorber carbono, se destaca como un candidato prometedor. Sin embargo, la transición hacia el uso masivo de madera también plantea nuevos desafíos; se estima que para satisfacer la demanda de construcción global, podríamos tener que triplicar la producción de madera extraída. Esto conlleva el riesgo de ejercer presión sobre los recursos forestales y los ecosistemas.

Cada solución tiene sus propias ventajas y limitaciones; por lo tanto, para abordar el problema de las emisiones de gases de efecto invernadero en el sector de la construcción, necesitamos adoptar un enfoque diverso que combine armoniosamente el desarrollo de tecnologías verdes para materiales tradicionales como el cemento y el concreto, al mismo tiempo que se fomente la investigación y aplicación de materiales alternativos potenciales como la madera.