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Después una década en procesoinvestigadores de la Universidad de California en Los Ángeles han ideado con éxito una forma de producir cemento con un 98% menos de emisiones de CO2 que los métodos tradicionales.
El equipo de UCLA logró esto descomponiendo la piedra caliza, la materia prima clave involucrada en la fabricación del cemento, para acceder al óxido de calcio, también conocido como cal, sin liberar dióxido de carbono en el proceso.
El equipo llama a este método ZeroCAL, abreviatura de cal sin carbono. Es un gran problema porque existe una enorme oportunidad de reducir las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Tradicionalmente, calentar piedra caliza en un horno para producir cal genera 1 libra de CO2 emitida por cada libra de cemento producida.
¿Cómo funciona ZeroCAL?
ZeroCAL omite el proceso de calentamiento de piedra caliza impulsado por combustibles fósiles antes mencionado. En cambio, comienza disolviendo la materia prima de roca sedimentaria en una solución a base de agua que contiene un ácido industrial común. A continuación, el calcio se separa mediante nanofiltración por membrana. Finalmente, se lleva a cabo un proceso electroquímico para producir hidróxido de calcio, un precursor sin carbono para la producción de cemento y cal.
Eso va más allá de solo Reducir las emisiones del procesamiento de piedra caliza a sólo el 1,5%.. «Aborda las emisiones de carbono resultantes de la descomposición de la piedra caliza y, al mismo tiempo, proporciona hidrógeno y oxígeno limpios para calentar el horno de cemento», señala el líder del equipo, Gaurav Sant. «En segundo lugar, permite la descarbonización in situ mientras se utilizan los hornos y las materias primas de piedra caliza existentes sin tener que construir instalaciones separadas de captura y almacenamiento de carbono».
Un camino más ecológico para la producción de cemento
Si bien ZeroCAL es realmente impresionante, el proceso aún no es perfecto. Utiliza más energía que los métodos tradicionales y aún utiliza mucha agua. Dicho esto, se están llevando a cabo investigaciones para simplificar las operaciones unitarias y una mejor utilización de los coproductos ácidos y básicos producidos electrolíticamente. Eso podría eventualmente ayudar a ZeroCAL a lograr la paridad en el uso de energía.
El equipo de investigación está colaborando con el mayor fabricante de cemento de la India, Ultratech Cement, para construir una planta de demostración que producirá varias toneladas métricas de cal por día utilizando el proceso ZeroCAL.
La producción de cemento representa el 8% de las emisiones de CO2 a nivel mundial. Con suerte, comenzaremos a ver este proceso y otros similares generalizarse en el futuro cercano y hacer mella en esa cifra.
Los principales desafíos para este esfuerzo son el costo y el aporte de energía. El cemento con bajas emisiones de carbono es simplemente más caro de producir y aún requiere grandes cantidades de energía y agua. Además, los márgenes del cemento normal ya son reducidos. Por lo tanto, necesitaremos ver más innovación en este espacio antes de que las opciones verdes se conviertan en la norma en todo el mundo.
Se ha publicado un artículo sobre el proyecto en la revista de la American Chemical Society. Química e Ingeniería Sostenibles.
Además de ZeroCAL, hay otros proyectos notables que hemos visto que repensan el cemento. En mayo, supimos que investigadores de la Universidad de Cambridge arrojaban hormigón usado a hornos de procesamiento de acero para producir “cemento reactivado” como subproducto al purificar el hierro. El proceso podría generar cemento completamente libre de carbono cuando se utilice energía renovable.
También está Sublime Systems, que presentó una solución de cemento sin emisiones de carbono utilizando un novedoso proceso electroquímico el año pasado. Él consiguió una inversión de 75 millones de dólares de los gigantes mundiales del cemento Holcim y CRH apenas el mes pasado. La filial del MIT abrirá una planta comercial en EE. UU. con una capacidad de 30.000 toneladas por año en 2026.
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