¿Tendremos edificios basados en algas? Retos e innovación para descarbonizar el sector del cemento

A mediados del siglo XVIII, el ingeniero John Smeaton viajó hasta la costa sur de Inglaterra y posó su mirada sobre las Eddystone Rocks. La Royal Society de Londres le había encargado la construcción de un faro en una de estas pequeñas islas, conocidas por encontrarse en una zona con un mar complicado y peligroso y por haber causado numerosos naufragios.

Para conseguir que el faro se elevase firme en un islote salpicado constantemente por las olas, empleó un nuevo material diseñado por él mismo. Este perfeccionaba el cemento usado hasta el momento. Además, contaba con nuevos aditivos que le daban más robustez y favorecían un secado rápido, lo que permitió la construcción a pesar del contacto con el agua del mar.

La obra de John Smeaton –considerado el primer ingeniero civil– determinó la invención del cemento Portland y cambió para siempre la historia de la construcción. No en vano, el cemento es la base del hormigón, uno de los materiales más utilizados en las obras de arquitectura e ingeniería en todo el mundo. Hoy, los desafíos del sector del cemento difieren mucho de los de hace unos siglos. Ya no es necesario conseguir que seque rápido o mejorar su consistencia: los retos pasan por hacer su producción más sostenible y libre de emisiones de gases de efecto invernadero para contribuir en la lucha contra el cambio climático. 

La importancia de descarbonizar el sector del cemento

De acuerdo con la consultora McKinsey, el sector del cemento genera cerca del 7% de las emisiones totales de gases de efecto invernadero globales. Y, si nada cambia, la producción de este material se mantendrá constante hasta 2050, la fecha marcada en el Acuerdo de París para alcanzar la neutralidad climática. Esto hace necesario reducir las emisiones ligadas a su producción y también a su uso.

“Hoy en día no existe ningún otro material de construcción tan abundante, durable y versátil, tan accesible para tanta gente como el hormigón, ni se vislumbra ningún material sustitutivo a medio plazo”, señala Aniceto Zaragoza, director general de Oficemen, una agrupación empresarial constituida por las compañías dedicadas a la fabricación de cemento artificial.

“Las ventajas indiscutibles del hormigón traen consigo inconvenientes, como son las emisiones de dióxido de carbono (CO2) derivadas del proceso de fabricación del cemento. Por eso, llevamos años desarrollando iniciativas para minimizar nuestra huella de carbono que nos llevarán a ser neutros en las emisiones de CO2 en 2050”.

Este es, también, el objetivo del Global Cement and Concrete Association, una asociación que busca guiar y asesorar a los agentes del sector para realizar una transición hacia una industria más sostenible. A principios de esta década, diseñó la 2050 Net Zero Roadmap, una hoja de ruta que persigue una reducción del 20 % de CO2 por tonelada métrica de cemento en 2030 en comparación con los niveles de 2020 y la descarbonización total en 2050.

Conseguirlo reduciría el impacto medioambiental de la construcción en todo el mundo. Pero, tal y como indican desde el World Economic Forum, esto implica el reto de reimaginar cómo se produce actualmente el cemento.

Retos y soluciones de la descarbonización del cemento

El del cemento es un sector especialmente complejo de descarbonizar, porque los procesos químicos necesarios para su producción liberan importantes cantidades de CO2. “Lograr la descarbonización es difícil por lo que llamamos emisiones de proceso”, explica Zaragoza. “El mayor reto se encuentra en la fase de producción del clínker –el producto intermedio con el que se fabrica el cemento–, en la que es necesario calcinar la piedra caliza y otros minerales a temperaturas superiores a 1.400 oC en grandes hornos rotatorios”.

Al calentar las materias primas en el horno, explica Zaragoza, tiene lugar la descarbonatación de la piedra caliza a través de una reacción química que está detrás del 66 % de las emisiones. “Estas emisiones son difícilmente reducibles, incluso con el más eficiente de los procedimientos”, añade.

De acuerdo con el director general de Oficemen, esta realidad ha llevado al consenso de que no es posible alcanzar los objetivos climáticos sin la captura de CO2. “La solución pasa por el apoyo a las tecnologías CAUC de captura, almacenamiento y usos de CO2. Sin ellas, y dado el importante peso de las emisiones de proceso, nos resultará imposible como industria alcanzar las cero emisiones de aquí a 2050”, explica.

McKinsey señala además otras vías, como la posibilidad de añadir nuevos aditivos y sustancias al cemento para mejorar su rendimiento y durabilidad. De este modo, se mejoraría la eficiencia y se mitigarían las emisiones. Otras opciones pasan por los materiales cementantes innovadores (SCM, por sus siglas en inglés) o por favorecer la circularidad utilizando menos cemento virgen y apostando por el uso de materiales reciclados y por la reutilización de los residuos.

Iniciativas que marcan el rumbo

Actualmente, la industria española del cemento también cuenta con una hoja de ruta para alcanzar la neutralidad climática en 2050. “En ella establecemos un objetivo intermedio de reducción de emisiones del 43 % en 2030, tomando como año base 1990”, explica Zaragoza, para añadir que sus objetivos tienen en cuenta toda la cadena de valor de la industria del cemento y las tecnologías clave para conseguirlos.

El director de Oficemen considera que se trata de objetivos realistas, sobre todo si se tiene en cuenta que muchas soluciones llevan años implantándose. Ejemplo de ello son el uso de combustibles derivados de residuos y neutros en carbono y la utilización de electricidad generada con fuentes renovables.

A esto, añade, se suman otras acciones como la fabricación de clínker bajo en carbono, el uso de transportes sin emisiones o la optimización del contenido de cemento por metro cúbico de hormigón. “Son medidas que ya estamos llevando a cabo y que completan un circuito que acaba en la recarbonatación, un proceso natural, aunque poco conocido, que permite al hormigón reabsorber parte del CO2 emitido durante su fabricación de manera gradual a lo largo de toda su vida útil”, explica Zaragoza.

Un ejemplo de empresa que está liderando la descarbonización del cemento es Sublime. Esta iniciativa del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) fabrica un material bajo en carbono gracias a un proceso basado en electricidad que prescinde del uso del horno. El cemento de Sublime se crea gracias a procesos químicos y no mediante calor, como el material tradicional.

También en EE. UU., un equipo de investigadores de la Universidad de Colorado Boulder (en colaboración con otras instituciones) trabaja en el desarrollo de un cemento basado en piedra caliza cultivada biológicamente gracias a la acción de microalgas calcáreas. De este modo, señalan desde la universidad, el dióxido de carbono liberado a la atmósfera es igual al que ya capturaron previamente las microalgas, lo que favorece la neutralidad.

La lista de iniciativas que buscan sustituir los materiales y transformar los procesos sigue con proyectos de diferentes regiones del mundo. Detrás de la activación de todas las tecnologías de las que depende esta transformación hay, en palabras de Zaragoza, una inversión en innovación sin precedentes.