La tecnología revoluciona la producción de cemento y reduce casi un 100 % las emisiones de CO2
Un equipo de ingenieros de la UCLA ha desarrollado el método ZeroCAL, capaz de eliminar hasta el 98 % de las emisiones de CO2 asociadas a la producción de cemento.
Un equipo de ingenieros de UCLA ha desarrollado un proceso innovador, llamado ZeroCAL, que podría transformar radicalmente la industria del cemento al reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2).
Este método se presenta como una solución asequible y escalable para descarbonizar la producción de cemento, utilizando la infraestructura existente.
El impacto ambiental del cemento
El cemento Portland, utilizado en la producción de hormigón, es el tipo de cemento más común en el mundo. Sin embargo, su producción tiene un impacto ambiental significativo. Por cada kilogramo de cemento producido se emite aproximadamente un kilogramo de CO2. Este proceso es responsable de alrededor del 8 % de las emisiones globales de CO2, una cifra alarmante que posiciona a la producción de cemento como uno de los mayores contribuyentes a la crisis climática.
Gran parte de estas emisiones se deben a la descomposición termomecánica de la piedra caliza, que es el principal precursor para la producción de cal, componente esencial del cemento. El 60 % de las emisiones de CO2 provienen de esta reacción química, y el 40 % restante resulta del uso de combustibles fósiles para calentar los hornos industriales donde se desarrolla el proceso de producción del cemento.
UCLA engineers develop scalable process to decarbonize cement production - ... assistant professor of civil and environmental engineering at UCLA Samueli. We believe the ZeroCAL process offers a unique pathway to enable ... - https://t.co/YuV5WreEql
— The Postdoctoral (@thepostdoctoral) October 14, 2024
Además de las emisiones, el proceso también consume grandes cantidades de energía. Para producir una tonelada métrica de cal se necesitan alrededor de 1,4 megavatios-hora de energía, equivalente al consumo energético de un hogar norteamericano durante un mes y medio.
ZeroCAL: una solución innovadora
El equipo de UCLA, liderado por Gaurav Sant, director del Instituto de Gestión del Carbono (ICM) de UCLA, creó el proceso ZeroCAL, que significa "cal cero carbono", con el objetivo de eliminar hasta el 98 % de las emisiones de CO2 asociadas con producción de cal y cemento. En lugar de utilizar piedra caliza tradicional, el nuevo método utiliza hidróxido de calcio como precursor de la cal. Al calentarse, este compuesto emite únicamente vapor de agua, eliminando así la producción de CO2 durante el proceso de calentamiento en los hornos.
La tecnología ZeroCAL comienza disolviendo piedra caliza en una solución acuosa que contiene ácido etilendiaminotetraacético, un ácido industrial común. Mediante nanofiltración por membrana, el calcio se separa de la piedra caliza y luego se utiliza en un proceso electroquímico para producir hidróxido de calcio.
Este proceso no sólo elimina las emisiones de CO2, sino que también genera subproductos útiles, como ácido clorhídrico, bicarbonato de sodio, oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno, a su vez, puede utilizarse como combustible limpio para calentar hornos de cemento, creando un ciclo cerrado de cero emisiones.
Además, esta tecnología se puede implementar en plantas de cemento existentes, sin necesidad de construir nueva infraestructura para la captura y almacenamiento de carbono.
Colaboración global y potencial de escalabilidad
Aunque el método ZeroCAL todavía requiere más energía que los procesos tradicionales, el equipo de investigadores está explorando formas de optimizar el uso de energía, simplificando las operaciones y reutilizando los coproductos ácidos y básicos resultantes del proceso electroquímico. Para reducir el consumo de agua, los investigadores sugieren implementar ZeroCAL en fábricas ubicadas cerca de fuentes de agua, como ríos o zonas costeras.
Actualmente, el equipo de UCLA está trabajando con Ultratech Cement Limited, el mayor fabricante de cemento de la India, para construir una planta de demostración que podría producir varias toneladas de cal por día utilizando el proceso ZeroCAL. India es el segundo mercado de cemento más grande del mundo y el éxito de esta planta podría representar un gran paso adelante en la descarbonización de la industria cementera mundial.
El futuro de la descarbonización industrial
La innovación del equipo de UCLA podría tener impactos más allá de la industria del cemento. Los investigadores creen que el método ZeroCAL también se puede aplicar a la producción de acero, otra industria con altas emisiones de carbono. En este caso, la cal baja en carbono podría utilizarse como fuente de calcio en el proceso de fabricación del acero.
Este proyecto fue financiado por varias entidades, incluida la Iniciativa Chan-Zuckerberg, la Fundación Grantham para la Protección del Medio Ambiente y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada – Energía del Departamento de Energía de EE.UU.
Con esta nueva tecnología, el equipo de UCLA ha dado un paso significativo hacia un futuro industrial más sostenible, allanando el camino para una producción de cemento libre de emisiones y un impacto ambiental drásticamente reducido.
Referencia de la noticia:
Leão, A., Collin, M., Ghodkhande, S., Bouissonnié, A., Chen, X., Malin, B., ... & Sant, G. (2024). ZeroCAL: Eliminating Carbon Dioxide Emissions from Limestone’s Decomposition to Decarbonize Cement Production. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 10.1021/acssuschemeng.4c03193