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LC3: ¿Cómo hacer un cemento ecológico?

Autor: Jhorman Zavala

Un investigador cubano logró industrializar una alternativa de producción más ecológica para el cemento, y promete que, de implementarlo masivamente, se reducirá un 2% las emisiones globales de CO2 el 2050.

Cemento bajo en carbono

Muchos expertos señalan que el cemento es la segunda sustancia más usada en la tierra después del agua. Y es que, dentro de una ciudad, casi todo a nuestro alrededor está hecho de cemento, haciéndolo la base de nuestras ciudades

Sin embargo, la industria cementera mundial, que produce más de 4 mil millones de toneladas de cemento al año, es también la responsable del 8 por ciento de las emisiones globales de CO2. La COP 24 dictaminó que las emisiones anuales de cemento deberían reducirse un 16% al 2030 ¿Cómo se puede llegar a esta meta?

Fernando Martirena, Doctor en Ciencias e Ingeniero Civil cubano, ha logrado un sistema de producción industrial de un cemento de arcilla calcinada LC3 ( Limestone Calcined Clay Cement). Este reduce hasta en 40% la emisión de CO2 en la producción de cemento, a comparación del cemento Portland tradicional, manteniendo las mismas propiedades físicas y resistencia.

Construyendo un camino sostenible

Según el Dr. Martirena, para hacer un cemento sostenible se puede ir por tres caminos. El primero es realizar un retrofitting dentro de la fábrica, pero muchas veces esto es extremadamente costoso por la antigüedad de las mismas. El segundo camino es utilizar energías limpias en la combustión de la mezcla para obtener cemento. Sin embargo, en países de Latinoamérica y África con sistemas logísticos y de acceso a biocombustibles poco desarrollados, esto resulta muy difícil.

El tercer camino, al cual Martirena y su equipo de Ecosolutions llegaron, es un cambio en la composición del cemento. Así consiguieron una formulación con un máximo de 50% de Clinker, a diferencia de 75% aproximado que se utiliza en el cemento Portland tradicional.

El Clinker es el componente principal del cemento y el gran causante de las emisiones de CO2. Esto es debido a que en su fabricación se necesita la combustión de piedras calizas y arcillas de alta pureza, que cuentan con un alto contenido en silicio y bajo en aluminio. Estos componentes tienen la particularidad química que, al quemarse, liberan una gran concentración de moléculas de CO2. Además, se suma el gasto energético necesario para su combustión.

Por ello, la fórmula del cemento LC3 lleva hasta un 45% de mezcla de calizas y arcillas de baja pureza. Estas arcillas llevan en su composición química una mayor presencia de aluminio que de silicio. Por ello, se requiere alcanzar menos temperatura y tiempo de cocción. Por lo que la mezcla final logra conservar los beneficios físicos del cemento tradicional, con un coste menor y una reducción esperanzadora en su impacto ambiental.

Materiales eficientes

Martirena descubrió junto a la Prof. Karen Scrivener la oportunidad de usar las arcillas de baja pureza (denominadas así por tener entre 30-40% de caolinita, material arcilloso que es base de la fórmula de cemento). Estas, mezcladas podían tener la misma reacción química y resistencia física que usando arcilla de alta pureza (y en consecuencia alto costo) que se utiliza en la industria.

Las arcillas de baja pureza podrían ser el residual de minas de carbón, por ejemplo, y también se encuentra fácilmente en casi toda Latinoamérica.

“Si yo le digo a un estudiante que saque un poco de tierra de su casa y la evalúe, se va a dar cuenta que tiene al menos un 20% de caolinita” señala Martirena.

Además, la composición lleva la adición de calizas dolomíticas (aquellas que quedan como residuo en la producción de Clinker) directamente a la mezcla. Con ello se forman carboaluminatos que mantienen la misma porosidad, reactividad y resistencia que la alternativa tradicional.

Así consiguió generar 450 kg de CO2 por cada tonelada de cemento. En comparación, el cemento tradicional genera 800 kg por la misma cantidad. Martirena enfatiza que el cemento LC3 cuenta con una mejor resistencia a la corrosión en zonas costeras y sobre todo una comprobada accesibilidad a las materias primas.

“Los materiales garantizan que por lo menos los próximos 100 años exista la disponibilidad para fabricar el cemento LC3. No hay un solo país en el continente donde no haya arcillas con estas características.” comenta Martirena.

Un negocio rentable

El Dr. Martirena cuenta que desde el 2015, varias compañías de cementos con gran presencia en Latinoamérica y África se le acercaron para poder establecer una alternativa sostenible en la producción de cemento. Hasta hoy, más de 12 grandes y pequeños productores han trabajado con Ecosolutions y 17 empresas han manifestado su interés a futuro. El cemento LC3 se encuentra en producción en distintos países de Latinoamérica y África.

“Para el 2025 podríamos tener una capacidad de 100 millones de toneladas de cemento, lo que nos permitirá evitar 50 millones de tCo2. Un país como Cuba produce alrededor de 40 millones de tCO2. Sería como apagar completamente sus emisiones” apunta Martirena.

La investigación que realizó en conjunto a un equipo es de conocimiento público, pues fue financiada por el gobierno suizo. Por ello, Martirena y su equipo trabajan en la asesoría técnica, científica y realización de pruebas industriales para las empresas cementeras que los contactan para producir cemento LC3.

Martirena es enfático en señalar que para este cemento no se necesitará cambiar la maquinaria ni realizar inversiones millonarias. En cambio, se necesita modificar la “receta” para tener un menor gasto energético y generar menos CO2. Además, si esto se complementa con una mejora de eficiencia energética en hornos antiguos, el retorno de inversión se logra en menor plazo.

El futuro del cemento verde

La proyección que ha realizado apunta que, para disminuir más la huella de carbono en la industrialización de cemento, se debe “democratizar” la producción en las plantas.

De esta forma, las plantas cementeras actuales se dedicarían solo a la producción de Clinker. Ellas abastecerían de esta materia prima a un radio de 1500 km a plantas modulares satélite. Estas plantas modulares estarían ubicadas cerca a las fuentes de arcilla, que cuentan con un radio de 50 km de reparto. Así el proceso de calcinado y de entrega al mercado podría ser más eficiente.

“El capex (inversión /cantidad de toneladas) de la industria del cemento está entre 350 a 450 USD por tonelada, el nuestro está entre 60 a 90 USD. Reducimos dramáticamente los recursos y mejoramos la performance” puntualiza Martirena.

Sin embargo, la gran barrera para poder migrar a una producción más sostenible de cemento, es la baja disposición de algunos grandes productores de cambiar. Esto es debido a los costes de inversión asociados a las plantas.

Muchas de las grandes plantas toman al menos 5 años para su construcción y el retorno de inversión recién podría verse 10 años después. Entonces, cambiar un elemento en su producción puede dar la impresión que los costes serán más grandes. Por ello, el cemento LC3 podría tener mayor impacto en plantas pequeñas.

Martirena tiene claro el camino: la industria cementera debe focalizarse más en los principios de sostenibilidad y economía circular en la producción de cemento. Él señala que tomar el riesgo vale totalmente la pena, pues los estudios de factibilidad que posee lo comprueban. “Una pequeña planta de cemento que cuesta 800 mil USD, en 3 años de producción ya paga su inversión” finaliza.

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LC3

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Fernando Martirena, Doctor en Ciencias e Ingeniero Civil cubano

          

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