El cemento en 2021 y sus emisiones contaminantes (II)

¿Hasta dónde pueden reducirse las emisiones de cemento?

 

La AIE y la Iniciativa para la Sostenibilidad del Cemento (CSI), liderada por la industria, han publicado recientemente una nueva hoja de ruta con bajas emisiones de carbono, en la que se muestra cómo considera que pueden reducirse las emisiones de acuerdo con un escenario «2C» y otro «inferior a 2C». La hoja de ruta parte de la base de que la demanda de cemento aumentará entre un 12 y un 23% de aquí a 2050.

Para un escenario de 2C -en línea con el 50% de posibilidades de limitar el aumento de la temperatura global a 2C por encima de los niveles preindustriales en 2100- la hoja de ruta dice que se necesita un recorte del 24% en las emisiones de cemento. (Cabe señalar que esto no coincide con el Acuerdo de París, que exige que el aumento de la temperatura se mantenga «muy por debajo» de los 2C como mínimo).

La hoja de ruta se basa en cuatro áreas de actuación para estas reducciones de emisiones.

Tres de ellas son las estrategias que ha seguido anteriormente la industria del cemento para limitar las emisiones, a saber, la mejora de la eficiencia energética, los combustibles con menos emisiones y la reducción de la proporción de clinker.

Por ejemplo, la hoja de ruta establece un objetivo de ratio de clinker medio mundial de 0,60 para 2050, frente a 0,65. Se trata de un reto importante: Chatham House señala que para 2050 se necesitará un 40% más de sustitutos del clinker que en la actualidad, en un momento en el que la disponibilidad de los sustitutos tradicionales (cenizas volantes y escorias de alto horno) probablemente comenzará a disminuir.

El cuarto ámbito es el de las «tecnologías innovadoras», que es esencialmente una abreviatura de la reducción de emisiones mediante la captura y el almacenamiento de carbono (CAC). Esta tecnología aún no se ha utilizado en la industria del cemento (en pruebas), pero la hoja de ruta supone que la integración de la CAC en el sector del cemento alcanzará la escala comercial en 2030. La incertidumbre sobre el potencial para ampliar rápidamente la CAC y su gran coste son los principales obstáculos para su uso en la reducción de las emisiones de cemento.

El siguiente gráfico muestra el análisis de Chatham House sobre la hoja de ruta del cemento de la AIE y la CSI. La línea roja punteada muestra el recorte de emisiones del 24% en línea con el escenario 2C (2DS) para 2050.

Formas de reducir las emisiones de cemento que conducen a una vía «compatible con París». Se muestran tres escenarios: «escenario tecnológico de referencia» (RTS), «escenario 2C» (2DS) y «escenario más allá de 2C» (B2DS). Fuente: Análisis de Chatham House de la hoja de ruta tecnológica de la AIE y la CSI (2018).

La hoja de ruta también establece un escenario «más allá de la 2C» (B2DS; línea punteada púrpura arriba), en el que se requeriría una reducción de emisiones mucho mayor, del 60%. En este caso, la proporción de las emisiones totales de CO2 del cemento capturadas por la CAC tendría que ser más del doble que en el escenario 2C, hasta el 63% en 2050, según la hoja de ruta. Señala que esto «será difícil de conseguir».

Chatham House también señala que serán necesarias reducciones más pronunciadas «si las hipótesis sobre la contribución de las tecnologías de CAC resultan ser optimistas». Dice:

«El cambio más allá del 2DS requerirá una acción transformadora en la sustitución del clinker, los nuevos cementos y la CAC, así como el despliegue de una serie de enfoques del lado de la demanda más allá del sector para reducir el consumo general. Estas medidas serán más importantes si la CAC resulta demasiado difícil de ampliar».

 

¿Pueden los «nuevos» cementos reducir las emisiones?

 Algunas empresas han investigado cementos «novedosos», que eliminan por completo la necesidad de clinker Portland. Si pudieran competir con el coste y el rendimiento del cemento Portland, ofrecerían una forma de reducir significativamente las emisiones.

Sin embargo, ninguno de ellos ha alcanzado todavía un uso comercial a gran escala y actualmente sólo se utilizan en aplicaciones nicho.

Además, la innovación en el sector tiende a centrarse en cambios incrementales, según muestra una búsqueda mundial de patentes realizada por Chatham House, con un enfoque limitado en los cementos novedosos.

Los cementos a base de geopolímeros, por ejemplo, han sido objeto de investigación desde la década de 1970. No utilizan carbonato de calcio como ingrediente principal, se endurecen a temperatura ambiente y sólo liberan agua. Zeobond y banahUK son algunas de las empresas que los producen, y ambas afirman que reducen las emisiones en un 80-90% en comparación con el cemento Portland.

También hay varias empresas que están desarrollando cementos «curados con carbono», que absorben CO2, en lugar de agua, a medida que se endurecen. Si esta absorción de CO2 puede ser mayor que el CO2 liberado durante su producción, los cementos podrían utilizarse como sumideros de carbono.

Bloque de hormigón Solidia Concrete™. Crédito: Solidia

La empresa estadounidense Solidia, por ejemplo, afirma que su hormigón emite hasta un 70% menos de CO2 que el cemento Portland, incluida esta etapa de secuestro. Esta empresa se ha asociado con el gran productor de cemento LafargeHolcim.

Del mismo modo, la empresa británica Novacem -un spin out del Imperial College de Londres- afirmó en 2008 que la sustitución del cemento Portland por su producto «carbono negativo» permitiría a la industria convertirse en un sumidero neto de emisiones de CO2. Sinembargo, la empresa no consiguió fondos suficientes para continuar con la investigación y la producción.

Otras empresas utilizan materiales completamente diferentes para fabricar cemento. La empresa Biomason, con sede en Carolina del Norte, por ejemplo, utiliza bacterias para fabricar ladrillos de cemento que, según dice, tienen una resistencia similar a la de la mampostería tradicional y retienen el carbono.

La siguiente tabla, de Chatham House, resume las etapas de desarrollo de varias tecnologías alternativas del cemento.

¿Cuáles son las barreras del cemento bajo en carbono?

 Hay varias razones por las que los cementos de bajo contenido en clinker o los nuevos cementos no han alcanzado hasta ahora un uso generalizado.

Estas tecnologías están menos probadas que el cemento Portland, que se utiliza en la construcción desde hace siglos. Esto provoca la resistencia de los consumidores de cemento, sobre todo en un sector que, por razones obvias, tiende a dar prioridad a la seguridad. Muchas de estas nuevas tecnologías tampoco están lo suficientemente maduras como para alcanzar un uso a gran escala.

Las alternativas también tienden a tener aplicaciones más limitadas, lo que significa que no puede haber un único sustituto del cemento Portland. Por tanto, su uso supondría un alejamiento de las normas prescriptivas. En la actualidad, casi todas las normas, códigos de diseño y protocolos de ensayo de aglutinantes de cemento y hormigón se basan en el uso del cemento Portland, señala Chatham House. Y añade:

«Los nuevos enfoques y, sobre todo, las nuevas normas del sector requieren muchos debates y pruebas. Por ejemplo, pueden pasar décadas hasta que se apruebe y aplique una nueva norma en la UE.»

Sin embargo, los recientes avances en los ensayos de materiales del hormigón podrían permitir comprender mejor su química, lo que daría más confianza para ajustar las normas de la industria.

Los cementos alternativos también deben ser capaces de competir con el cemento Portland en cuanto a costes, sobre todo en ausencia de una fuerte presión normativa o política, como los precios del carbono. Pero el cambio podría requerir inversiones en nuevos equipos o materiales más caros, que podrían tardar varios años en recuperarse, afirma Chatham House.

El acceso a una cantidad suficiente de materias primas necesarias para algunos cementos también es una consideración importante. Por ejemplo, la disponibilidad local de cenizas volantes -un subproducto de la combustión del carbón y uno de los sustitutos del clinker más utilizados- está disminuyendo a medida que se cierran centrales eléctricas de carbón.

¿Puede reducirse la demanda de cemento?

 Reducir la demanda de cemento también podría contribuir a limitar las emisiones, sobre todo en los países en desarrollo. Por ejemplo, Chatham House destaca cómo los diseños urbanos basados en un sistema de «red capilar» y en caminar en vez de en los coches pueden utilizar un tercio menos de hormigón. Asimismo, se han utilizado los principios de las catedrales góticas para diseñar modernos suelos de hormigón que son un 70% más ligeros que los convencionales.

El uso de conceptos de «economía circular» para permitir la reutilización de partes modulares de los edificios también puede desempeñar un papel, al igual que la maximización de la vida útil de las infraestructuras. China, por ejemplo, ha sido criticada por la construcción de nuevos edificios de baja calidad que solo pueden durar entre 25 y 30 años antes de ser demolidos.

El hormigón de los edificios también podría sustituirse por madera, lo que permitiría capturar y almacenar el CO2. Algunos nuevos tipos de madera de ingeniería, como la madera laminada cruzada, están creando más oportunidades de construcción. Sin embargo, el ahorro de carbono que supone el uso de la madera en lugar del acero y el hormigón en los edificios no está garantizado.

El hormigón viejo también puede triturarse y reutilizarse en proyectos como las obras de carretera. Sin embargo, el hormigón perderá sus propiedades aglutinantes a menos que se produzca nuevo clinker.

¿Están reguladas las emisiones de cemento?

 A menudo se considera que el cemento es demasiado difícil de descarbonizar, junto con otros sectores como la aviación y el acero. Como señalaba un informe reciente, si las emisiones del cemento se mencionan en el debate público, «suele ser para señalar que se puede hacer poco al respecto».

Por ello, la industria del cemento ha sufrido menos presiones políticas y comerciales en comparación con el sector energético, explica Felix Preston a Carbon Brief. Preston es investigador principal de Chatham House y coautor de su informe sobre el cemento. Afirma que el sector sigue dominado por un puñado de grandes empresas que controlan gran parte del mercado. Preston añade:

«[Estas empresas] son a menudo dominantes o muy influyentes en una zona geográfica, así como en la escena mundial. Creo que eso ha dificultado -y sigue dificultando- la presión por un cambio radical. No ven necesariamente el incentivo inmediato para tomar medidas ambiciosas».

La UE considera que el cemento corre un riesgo significativo de fuga de carbono, lo que significa que recibe derechos de emisión gratuitos en el Sistema de Comercio de Emisiones de la UE (EU ETS). En el período previo a las reformas del RCCDE de 2017, la Comisión de Medio Ambiente del Parlamento Europeo (ENVI) propuso sin éxito poner fin a esta asignación gratuita. La introducción de precios mínimos del carbono -que se está considerando en varios Estados miembros- podría seguir afectando al sector, afirma Chatham House.

Se espera que el RCCDE de China se amplíe para incluir el cemento, aunque sólo cubrirá el sector energético en su primera fase.

¿Está actuando la industria del cemento?

 En el marco de la CSI, los productores que representan el 30% de la producción mundial de cemento han trabajado juntos durante unas dos décadas en iniciativas de sostenibilidad, incluida la reducción de emisiones. En la conferencia sobre el clima de París, el grupo anunció planes para reducir sus emisiones colectivas en un 20-25% para 2030. Esto supondría un nivel de ambición similar al del escenario «por debajo de 2C» descrito anteriormente.

La Asociación Mundial del Cemento (WCA), por su parte, está elaborando un «Plan de Acción sobre el Cambio Climático», que se publicará a finales de este mes. La tecnología actual solo puede proporcionar la mitad del ahorro de CO2 necesario para alcanzar el objetivo de 2C del Acuerdo de París, advirtió recientemente la WCA a los delegados de su «Foro Mundial sobre el Cambio Climático» en París. La base de miembros de la WCA representa más de mil millones de toneladas de capacidad de producción anual de cemento.

La recién creada Asociación Mundial del Cemento y el Hormigón (GCCA) también quiere mejorar las credenciales medioambientales del sector. Varias empresas cementeras también han introducido ya un precio interno del carbono, o tienen planes para introducirlo.

Resumen

En estos dos últimos artículos de la serie, QARTECH Innovations le trae en exclusiva un análisis e impacto de las emisiones de la industria del cemento a nivel mundial y cuáles son los avances que se están produciendo al respecto y cómo la I+D+I está progresivamente ayudando a ello.

En QARTECH Innovations somos clientes de grandes empresas cementeras, proporcionándoles nuestros avanzados dispositivos de sensorización de calidad del aire para llevar a cabo una monitorización en continuo de todas las variables asociadas a las emisiones durante la producción del cemento. Si quiere saber por qué empresas del tamaño de LafargeHolcim nos han contratado, póngase en contacto con nosotros aquí.