Producción de cemento: Cómo reducir las emisiones de CO2

El cemento es el material producido por el hombre más extendido a nivel mundial. Se calcula que la población mundial alcanzará próximamente los 8 mil millones, por lo que se producirá un aumento de la demanda de este material sin precedentes.

Sin embargo, la producción de cemento está inexorablemente vinculada al fenómeno conocido como cambio climático. Los gases efecto invernadero, como el CO2, no permiten la salida del calor solar y provocan la subida de la temperatura media global. Durante un millón de años, la concentración total del CO2 de la atmósfera terrestre oscilaba, de media, entre las 100 y 300 ppm (partes por millón).

Este equilibrio se vio afectado durante la revolución industrial, cuando la concentración de CO2 comenzó a aumentar rápidamente debido al uso intensivo de carbón como fuente de calor. En la segunda parte del siglo XIX, el incremento de los niveles de CO2 fue exponencial y, en septiembre de 2019, la concentración total de CO2 a nivel mundial superó las 410 ppm, un valor increíblemente alto en la historia de nuestro planeta.

Producción de cemento y su impacto medioambiental

En peso, por cada 1000 g. de cemento se producen unos 900 g de CO2. Esto es algo característico del proceso de producción de cemento, que generan casi tanto CO2 como cemento, el producto principal.

Existen dos fuentes principales de emisiones de CO2 en la producción de cemento.

• La más importante (60% de las emisiones) es la calcinación de piedra caliza (CaCO3) ya que, cuando sobrepasa los 900 ºC, libera CO2 y pasa a convertirse en óxido de calcio (CaO).
• La segunda fuente (40% de las emisiones) proviene de la quema de carbón/combustible para los procesos de calcinación y formación de clinker.

Los productores de cemento ya han tratado de reducir el consumo de ciertos tipos de combustible con el objetivo de mejorar el coste de operación y reducir las emisiones de CO2. De hecho, en los últimos 30 años se ha reducido un 40% el consumo específico de combustible durante la producción de cemento, que se ha traducido en una disminución de emisiones de CO2 de la misma magnitud. El carbón, tradicionalmente utilizado para la combustión, está siendo sustituido por combustibles alternativos como los desechos municipales, llantas, lodos residuales, etc.

El secreto mejor guardado del sector es que los hornos de cemento son el mejor recurso para reciclar cualquier tipo de residuo, ya que a 1.500 ºC, temperatura de combustión de los hornos, casi todo lo que tenga material volátil se puede usar como combustible alternativo. Además, la ceniza resultante se puede emplear como aditivo para el cemento como producto final. Los plásticos de un solo uso, un tema candente últimamente en cuestiones medioambientales, serían un gran candidato para ser reciclados en la producción de cemento, aunque todavía es necesario investigar a fondo para conocer los detalles de esta técnica de reciclado de plástico.

Alternativas sostenibles e incentivos gubernamentales

La sustitución del carbón tradicional por combustibles alternativos ayuda a eliminar residuos dañinos para el medio ambiente y a reducir emisiones de CO2 en los hornos de cemento. El mayor obstáculo para generalizar el uso de combustibles alternativos ha resultado ser el coste de transporte. La producción de cemento es un proceso con escaso margen que no es capaz de justificar el coste añadido derivado del transporte de residuos a larga distancia. 

Generalmente, los gobiernos se han encargado de ofrecer incentivos a las cementeras que utilicen residuos como combustible. Los incentivos varían desde un pago directo por tonelada de residuo quemado hasta la entrega de créditos de carbono para utilizarlos de acuerdo a las normas de emisiones. Quizá los gobiernos deberían, en paralelo, incentivar a empresas privadas a llevar a cabo este procesamiento de residuos.

Las empresas privadas aportan valor añadido con la recuperación de minerales útiles y el transporte del resto de residuos a las cementeras, lo que aseguraría una provisión estable y predecible de residuos que mejoraría las operaciones. 

Barreras para reutilizar el CO2

Sin embargo, para asegurar una producción con cero emisiones se necesita mucho más. Como hemos mencionando anteriormente, la producción de cemento genera CO2, por lo que resulta imposible reducir drásticamente las emisiones de la cementera si no se captura, almacena y utiliza el CO2.

De entre todos, la captura de CO2 es la parte más sencilla del proceso, incluso existen soluciones disponibles en distintas fases de desarrollo como la oxi-combustión, combustión química en bucle o un proceso eléctrico de calefacción.

El almacenamiento del CO2 es algo más complejo y, de hecho, la opción más viable es el bombeo de CO2 al interior pozos de petróleo u otras formaciones geológicas.

Sin embargo, con la situación económica actual, la instalación de este tipo de tecnologías en procesos de producción de cemento no es viable, ya que el coste medio de producción es 58 €/tonelada de cemento. Con un margen de beneficios limitado, costes de inversión y potencial limitado para ahorrar costes de carbono, el precio viable de venta de cemento es 78 €/tonelada en la actualidad.

Por desgracia, el coste de la operación para reducir el CO2 utilizando las tecnologías actuales sería de 60 €/tonelada de cemento producido, casi el mismo coste que el propio cemento. En otras palabras, un productor de cemento gastaría casi lo mismo en evitar emisiones de CO2 que en producir cemento. Resulta inviable, por lo tanto, que en la situación económica actual, un productor sostenible de cemento consiga un retorno sobre la inversión razonable.

La causa de este problema la encontramos en que, actualmente, el precio del producto final lo decide el productor, que también se encarga de venderlo. Sin embargo, el coste de producción lo asume la sociedad en su conjunto. Se debería invertir esta estructura si queremos conseguir una producción sostenible de cemento: el precio debería incluir tanto el coste de producción como el coste de emisiones de CO2.

Hacia el cemento "verde"

La creación de un mercado para el CO2 es la manera más eficaz de calcular su coste. Ya se han dado pasos en esta dirección en la forma de créditos de carbono en la UE, algo que debería universalizarse y regularse para que abarque todas las fuentes de emisión de carbono, tanto industriales como no industriales.

Existe otra solución más localizada, que consiste en permitir que el propio productor de cemento establezca el precio incluyendo el coste que supone no emitir CO2. Esto podría funcionar si se establece un tipo de cemento “verde”, una denominación como la de “orgánico” en los alimentos que los encarece respecto a la variedad clásica:

• El productor podría vender dicho “cemento verde” haciendo hincapié en que no se produjeron emisiones de CO2 en su producción, con un verificación a cargo de terceros.
• Los consumidores que se preocupan por la protección del medio ambiente estarían dispuestos a pagar un precio más alto por este producto. Incentivos gubernamentales en forma de ventajas fiscales en la construcción de viviendas “verdes” pueden también contribuir considerablemente a la creación de un mercado de cemento “verde”.

En cualquier caso, el desafío de la producción sostenible de cemento no es tecnológico sino económico. La solución partiría por rediseñar la economía recompensando la producción sostenible con el medio ambiente, lo que permitirá que la producción de cemento sea también sostenible a largo plazo.

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