Así te afecta el cambio climático

La paradoja del cemento: contamina la atmósfera y a la vez absorbe CO2

Así te afecta el cambio climático

La paradoja del cemento: contamina la atmósfera y a la vez absorbe CO2

Por: Hassel Fallas y María Laura Molina

Análisis, visualización de datos e investigación

9 de mayo de 2022

Cuando hablamos del sector industrial y su producción de gases de efecto invernadero, hay un gran e interesante personaje: el cemento, material del cual están hechos gran cantidad de elementos que te rodean.

El cemento pertenece a una de las categorías del sector industrial: la industria de los minerales. Esta industria es la encargada de producir un 53,2 % de los gases de efecto invernadero (GEI) totales del sector y está relacionada con los procesos utilizan materias primas y productos minerales industriales.

De hecho, en el 2017, las emisiones en la categoría de la industria de minerales fueron de 718,65 Gg de CO2, alcanzando un máximo histórico.

La mayoría de emisiones de esta industria resultan del proceso de calentar minerales para fabricar clinker, material utilizado como base en la producción de cemento.

Al realizar ese proceso, es cuando se desprende dióxido de carbono (CO2), haciendo que la mayoría de emisiones del sector estén asociadas propiamente al proceso de producción del cemento.

Pero no todo es una mala noticia cuando se trata de cemento. Según el  informe «Cambio Climático 2021, bases físicas» del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), el concreto puede absorber con el tiempo hasta el 50% de dióxido de carbono que se emite durante su proceso de producción.

Y ahí podés ver la gran paradoja del cemento: en su proceso de producción se genera CO2, pero una vez que se utilizó en construcción, puede absorber la mitad del CO2 que emitió.

Conceptos clave

  • Clinker: es el componente clave del cemento, se produce fusionando piedra caliza, arcilla y otros materiales en un horno rotatorio a temperaturas cercanas a los 1500 °C. Este es un proceso muy intensivo en energía y emisor de carbono. De hecho, la mayoría de las emisiones directas de CO2 en el proceso de producción de cemento, son generadas por la reacción química de la producción de clínker en los hornos. Fuente: CEMEX
  • Descarbonatación:El proceso de la fabricación del cemento  donde se da la calcinación de caliza, y arcilla, y otros componentes a temperaturas que oscilan entre los 1350 y 1450 ºC, y liberando dióxido de carbono. Fuente: Sistema Español de Inventario de Emisiones.

Clinker: el elemento contaminante

El clinker es un producto en forma de gránulos o pequeñas bolas y se genera a partir de la calcinación de caliza, y arcilla, y otros componentes a temperaturas que oscilan entre los 1350 y 1450 ºC. 

Estas bolitas trituradas y mezcladas con yeso y diferentes adiciones, permiten fabricar los distintos tipos de cemento, así lo describe la empresa de cemento CEMEX.

El proceso de calcinación se conoce como la descarbonatación de la caliza y justo ahí es donde se emite la mayoría de emisiones de CO2. Sin embargo, para lograr esa descarbonatación, se necesita de un horno caliente y ¿adiviná qué? El horno necesita combustible, por lo que también se generan emisiones asociadas a la combustión.

Además, durante la fabricación de cemento ocurren actividades emisoras de partículas como son la manipulación de materias primas, la trituración del clinker o los procesos de almacenaje y envasado. También, ocurren emisiones de partículas en la actividad de obtención de materias primas para el proceso, esto según el Sistema Español de Inventario de Emisiones.

Las emisiones que estos procesos producen han ido en aumento: Del 2016 al 2017, crecieron en un 6,5%, y el incremento total de las emisiones desde 1990 al 2015 ha sido de 120,7 %, esto según el último inventario de GEI del país. 

Y si nos vamos todavía más atrás, de 1880 al 2020, en tan solo un siglo y medio, la producción de concreto pasó de producir  171 toneladas anuales de CO2 a 1.626 millones de gases contaminantes en el 2020, tal y como podés ver en el gráfico. 

  • Carbonatación:  Proceso donde el CO2 es absorbido en los poros del concreto, reaccionando con los álcalis presentes y disminuyendo el pH. Este proceso es lento y se da durante todo el ciclo de vida de los materiales a base de cemento Fuente: Revista CENIC. Ciencias Químicas

No todo son malas noticias

Los avances de la ciencia siempre tienen sorpresas que ofrecer y en este caso, la sorpresa está relacionada con la absorción del CO2 y las infraestructuras de cemento. Así lo estableció el IPCC en su informe  «Cambio Climático 2021, bases físicas”:

“La absorción de CO2 en la infraestructura del cemento compensa aproximadamente la mitad de las emisiones de carbono de la producción actual de cemento”.

Además, otro estudio de la revista científica Nature Geoscience afirmó que: “Encontramos que la carbonatación de los materiales de cemento durante su ciclo de vida representa un sumidero neto grande y creciente de CO2”.

A partir de esto, el estudio concluyó que la absorción de CO2 de los productos de cemento representa un sumidero de carbono sustancial que actualmente no se considera en los inventarios de emisiones.

Ese proceso de absorción se conoce como carbonatación. El proceso es lento y se da durante todo el ciclo de vida de los materiales a base de cemento. A medida que pasa el tiempo, el CO2 se propaga en los poros y desencadena una reacción química, comenzando en la superficie y moviéndose gradualmente hacia el interior.

Si bien, el proceso de carbonatación requiere tiempo y absorbe sólo la mitad, en la carrera que tenemos contra el cambio climático, todo suma.

Como hemos visto, cada sector debe tomar un camino hacia la descarbonización y  el caso del sector cementero, no es la excepción.

Según Rodrigo Carazo, de la Comisión de Construcción Sostenible de la Cámara Costarricense de la Construcción, para evitar el uso de clinker, las empresas se han inclinado por la utilización de minerales adicionados como puzolana, roca volcánica muy fragmentada y que se utiliza como aislante en la construcción y en la fabricación de cemento hidráulico. 

Además, Carazo señala  que la optimización y automatización de la operación, el uso eficiente de los recursos, la inversión en tecnología, la introducción de mejoras en los procesos de transporte y logística, han sido parte de las estrategias utilizadas para reducir los gases de efecto invernadero generados en el sector industrial.

Un ejemplo de ello es la empresa CEMEX, la cual ha informado sobre un camino hacia la descarbonización de sus operaciones. Para ello se concentran en cuatro acciones que establece en su página web, las cuales espera cumplir para en el 2030:

  • Aumentar el uso de combustibles alternos en lugar de combustibles regulares.
  • Reducir el factor clinker en nuestro cemento.
  • Optimizar la eficiencia térmica en nuestros hornos.
  • Descarbonizar materiales crudos.

Por su parte, la empresa suiza Heidelberg Cement anunció su intención de actualizar su planta en la isla sueca de Gotland para convertirla en la primera planta de cemento del mundo sin emisiones de carbono.

En definitiva, los esfuerzos a nivel internacional y empresarial son necesarios y así lo demuestran los datos. Costa Rica produce 145 kilos de CO2 por persona debido a la producción de cemento. Ese dato ubica al país en la posición #69 a nivel mundial. Pero ningún otro país reporta emisiones tan altas por esta actividad como lo hacen los Emiratos Árabes, quienes producen 883 kilos per cápita de CO2.

Países como China, India y Vietnam, no se quedan atrás. En el caso de China, para el 2020 aportó el 56% de las emisiones relacionadas a la producción de cemento, India emitió el 8% y Vietnam el 3%. En comparación, Costa Rica aporta un 0,04%.

El cemento representa aproximadamente el 8% de las emisiones de GEI a nivel mundial, por lo que sin duda y como en el resto de sectores, las acciones para la mitigación deben deben tomarse ahora.

Sobre los gráficos

Los dos primeros gráficos de este reportaje se hicieron utilizando cuadrados y barras apiladas, ambas técnicas para dar la sensación de estar frente a un edificio. En el primer gráfico, el tamaño de los cuadrados permite poner en perspectiva que China, India y Vietnam generan 2 terceras partes de todas las emisiones de CO2 por cemento del planeta. Mientras el segundo, de barras, nos permite ver que, en la base de la generación percápita de CO2 por producción de cemento, los países árabes son los que más emiten

Los datos dicen +

En cuestión de un siglo y medio, la elaboración de concreto para construir casi cualquier cosa en el mundo pasó de emitir 171 toneladas anuales de CO2 a la atmósfera (en 1880) a sobre pasar la astronómica cifra de 1.626 millones de toneladas de gases contaminantes en 2020. La buena noticia es que, una vez que se construye, el cemento tiene la capacidad de absorber hasta el 50% de dióxido de carbono que se emite durante su proceso de producción El gráfico se presenta en escala logarítmica para facilitar la visualización de la creciente cantidad de las emisiones de CO2 del cemento entre décadas, primordialmente entre 1880 y 1950.

Nota: Los datos utilizados en esta publicación proceden de fuentes oficiales del propio país o han sido suministrados por el mismo país a organismos internacionales. Como suele suceder con la información estadística puede haber algunas variaciones entre las cifras aquí publicadas y la emitida por otras fuentes. 

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2022

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