CIMENT, FORMIGÓ I SOSTENIBILITAT

JORDI ALTET TORNÉ
57 anys, Enginyer Tecnic Quimic (UPC), Genie Chemie (IUT-Marseille) i PMD (Esade).
33 anys treballant a Ciments Molins – Promsa ocupant diverses posicions dins l’estructura de Qualitat, actualment Director de Qualitat i I + D + i. Especialista en els materials: formigó, Morter, àrids, combustibles alternatius i matèries primeres alternatives procedents de residus industrials i de construcció.
Ha participat en diversos projectes d’I + D + i en l’ambit dels materials que tractem, darrerament molt enfocat en l’estudi de ciments amb baixa empremta de carboni.
Membre en nombrosos Comitès Tècnics i grups de treball: GCCA, ANEFHOP, OFICEMEN, ANEFA, ANFAPA, AENOR…

És conegut per l’ampli públic que el sector del ciment -formigó genera entre el 7 i el 8 % de les emissions dels gasos d’efecte hivernacle. Aquests sectors fa dècades que van emprendre accions per tal de reduir i mitigar aquestes emissions. En aquest article volem informar-
vos de les accions dutes a terme i de les que estan per venir.

D’on venim? El que s’havia de fer abans d’emprendre accions era conèixer la situació del problema, quantificar-la i cercar accions que ens dugessin al punt on volem ser. No és un problema local, és un problema global, ja que aquesta indústria es troba àmpliament estesa al llarg de tot el planeta i calia que tots els països i regions treballessin amb els mateixos objectius.
S’havien dut a terme accions locals, per part dels fabricants de ciment allà on la societat i les mateixes indústries havien pres consciència del problema; tot i això existia una extensa part del sector que encara no consideraven aquest problema com a eix
principal de les accions a dur a terme en el mitjà i llarg termini.
Arran de la Conferència de París, els COP, etc. el sector del ciment, liderat per les grans organitzacions cimenteres que tenen presència en tot el planeta, va generar la necessitat de construir una associació a escala mundial que liderés les solucions al problema i que aglutinés les associacions continentals i regionals de cara a marcar unes línies de treball. En aquest sentit, el GCCA (Global Cement and Concrete Association) és qui lidera aquestes accions.
El que primer es va fer, va ser determinar en quina situació es trobava el sector, quines accions havien dut a terme les empreses que componen l’associació, quines havien donat bon resultat i quines no, de quines eines es disposava, tecnologies, materials substitutius… i a partir d’aquí es va generar un full de ruta que va ser aprovat el 2021. Altres associacions, continentals i regionals, tant del sector del ciment, formigó, àrids, additius, etc. han seguit l’exemple i també han aprovat llurs fulls de ruta, tots ells alineats amb el full de ruta del GCCA (fig. 1).

Figura 1.

A Espanya, OFICEMEN, ANEFHOP i ANEFA disposen del seu full de ruta, els quals són públics i es troben a disposició a les seves pàgines web (fig. 2).

Figura 2.

Aquests documents es revisen constantment, donat que les tecnologies evolucionen en el temps i, per tant, s’han d’anar ajustant a les realitats del moment; ara bé, sempre amb l’objectiu final de les zero emissions i l’acompliment de les directives que es van aprovant en les reunions periòdiques que es duen a terme a escala mundial.

Què hem de fer? El que hem de fer les indústries està clar, ara bé, en funció de les tecnologies a disposició, els fulls de ruta ens marquen uns objectius en el temps per arribar a la fita final de les zero emissions en 2050 (fig. 3).

Figura 3.

Al diagrama adjunt, resum del full de ruta del GCCA, es marquen les diferents fites a dur a terme per aconseguir la fita final: Net Zero.
Com es pot observar, es defineixen tres períodes ben diferenciats, en els que les accions dutes i a dur a terme, són ben diferents:

• 1990-2000: període anterior a la redacció del full de ruta. Període en el qual algunes empreses van iniciar accions en la reducció d’emissions de gasos d’efecte hivernacle que consistien, bàsicament, en l’ús de combustibles alternatius en substitució parcial dels combustibles fòssils.
• 2000-2030: període que coincideix amb la redacció del full de ruta, en què les accions a dur a terme es basen principalment en la reducció del clínquer en el ciment, essent substituït per materials cimentants secundaris (SCM), alhora que s’emprenen accions consistents en la substitució de matèries primeres d’origen natural per residus d’orígens diversos.
• 2030-2050: període en el que es treballarà en la captació, emmagatzematge i ús del CO₂ capturat a les fàbriques de ciment (CCUS).

Tot això no seria del tot efectiu si altres sectors participants en les activitats constructives no fessin també accions alineades amb aquestes. Més endavant ho desenvoluparem.

Accions: en aquest apartat aprofundim en les accions definides en els tres períodes anteriorment descrits:

a) Substitució de combustibles fòssils: en aquest sentit, hi ha dos motius que van fer que algunes empreses adoptessin aquesta via de treball, que fonamentalment van ser:

• Econòmic: trobar materials que, amb un cost inferior als combustibles fòssils habituals en el sector, fossin més econòmics que aquests darrers tenint en compte no només el cost, sinó també el poder calorífic que aportaven.
• Mediambiental: utilitzar combustibles alternatius que generessin unes menors emissions, o bé que les emissions que generessin no comptabilitzessin igual que les dels combustibles tradicionals. Tot això tenint en compte d’evitar emetre substàncies nocives que aquests combustibles alternatius podrien enviar a l’atmosfera i, alhora, no alterar el correcte funcionament dels forns. En aquest sentit, al nostre entorn, els combustibles alternatius més utilitzats són: NFU, pneumàtics fora d’ús; CSR, combustible sòlid recuperat i biomassa. Alguns d’ells es corresponen a residus generats per la societat, en aquest sentit generem una valorització energètica d’un residu i evitem desfer-nos- en via abocador.

b) Reducció del factor clínquer al ciment: el ciment és un material compost; en funció de la seva composició, presenta una matrícula normalitzada en la qual s’indiquen els components majoritaris (95 %) de la composició i, d’una forma aproximada, el percentatge de cada un d’aquests components majoritaris. Tradicionalment, el ciment era classificat com a Tipus I, el qual correspon a un ciment en què el 95 % és clínquer i el 5 % restant correspon a components minoritaris, bàsicament guix que actua com a regulador d’adormiment. La tendència actual, consistent en la reducció del factor clínquer, consisteix a anar a ciments Tipus II, III, IV, V i VI, en els que el clínquer és substituït parcialment per materials que presenten més o menys capacitat cimentant. Els habituals són el filler calcari, les putzolanes, les escòries d’alt forn i les cendres volants, entre d’altres. A més, aquestes addicions es poden dosificar en diferents percentatges, i inclús es poden utilitzar conjuntament, reduint el factor clínquer fins i tot al 50 %. Cal tenir en compte que algunes d’aquestes addicions corresponen a residus d’altres indústries, efecte que ens afavoreix en la circularitat dels materials, reduint l’eliminació d’aquests via abocador.

c) Ús de matèries primeres alternatives: aquest és un altre camp en què s’està treballant. Consisteix a substituir algunes de les matèries primeres naturals que es fan servir en la producció del clínquer per residus d’origen divers, entre els quals es troben principalment els RCD (Residus de Construcció i Demolició) així com els residus industrials, a poder ser descarbonatats, amb una composició química similar a la del mix de les matèries primeres emprades en la fabricació del clínquer i exempts de contaminants. Evitem que vagin aquests residus a abocador i els donem una segona vida via valorització material.

d) Captura, emmagatzematge i ús del CO₂: un fet afegit a les emissions degudes a les combustions que es realitzen dins els forns de ciment, és la descarbonatació de la pedra calcària. Aquesta pedra calcària és una de les matèries majoritàries utilitzades en la producció del clínquer, que és un procés químic segons el qual el carbonat càlcic, quan és sotmès a temperatures superiors a 500 °C, es descompon en òxid de calç i emet CO₂. Les emissions del CO₂ degudes a la descarbonatació de la pedra calcària són de l’ordre de 700 kg CO₂ per tona de clínquer produïda. El CO₂ generat en les combustions, junt amb el generat en la descarbonització de la pedra calcària, s’ha de captar per tal de no emetre’l a l’atmosfera. S’està treballant a desenvolupar les tecnologies de captació; avui en dia existeix al món alguna planta pilot i d’altres projectades. És una tecnologia molt incipient que a més ha de treballar amb el mínim consum de recursos i nul·les emissions. I amb el CO₂ capturat, què en fem? Doncs ara com ara s’està treballant, principalment, en dues línies:

• Emmagatzematge: en alguns països nòrdics s’estan aprofitant pous per emmagatzemar aquest CO₂; així i tot aquesta no es considera una solució definitiva, donat el seu elevat cost i la disponibilitat arreu del món de pous susceptibles de convertir-se en magatzems.
• Ús del CO₂ capturat: en aquest sentit s’està treballant en moltes línies, bàsicament en la incorporació en la síntesi de productes orgànics, els quals tenen un alt consum en àtoms de carboni, però hem de tenir en compte que aquests productes de síntesi competeixen econòmicament amb síntesi que es realitzen actualment per altres vies.

Altres accions destinades a arribar a un NET ZERO: com s’ha comentat anteriorment, les accions que es duen a terme des del sector del ciment han d’anar acompanyades per altres accions que venen contemplades en la figura 4, propietat de GCCA:

Figura 4.

• Estalvis en la producció de clínquer: inclosa dins les accions a dur a terme en el sector del ciment, són diverses les palanques sobre les quals cal actuar: eficiència energètica, ús de combustibles alternatius, ús de matèries primeres descarbonatades i ús de l’hidrogen com a combustible.
• Estalvis en la producció del ciment i conglomerants: reducció del factor clínquer en el ciment (ús de SCM) i clínquers alternatius a l’OPC.
• CCUS, captura, ús i emmagatzematge del CO₂: avui en dia existeixen tecnologies com a pilot per a la captura del CO₂ i s’està treballant en diversos sectors per l’ús d’aquest CO₂ capturat. Als països nòrdics ja hi ha iniciatives en l’emmagatzematge off shore d’aquest CO₂ capturat.
• Eficiència en la producció del formigó: optimització de les receptes de fabricació, optimització de les matèries primeres constituents, industrialització de la fabricació i control de qualitat.
• Descarbonització de l’electricitat: tant el ciment com el formigó són indústries intensives en el consum de l’energia elèctrica; el treball a dur a terme consisteix en el trànsit en tots els casos a energia elèctrica verda.
• Recarbonatació: aquest efecte, que es produeix de forma natural en tot formigó que estigui en contacte amb l’ambient, no és un efecte a menysprear, donat que de forma natural els formigons tenen la capacitat de captar CO₂ de l’atmosfera.
• Eficiència en el disseny de les construccions: tant en edificació com en obra civil, és important cercar dissenys que permetin una menor generació d’emissions de gasos d’efecte hivernacle. En aquest sentit, es proposa estudiar diverses opcions en el disseny, tenint en compte totes i cada una de les accions que intervenen en el procés constructiu, vida útil i desconstrucció de la infraestructura.

Accions sectorials: com s’ha comentat anteriorment, des de les diferents associacions s’han editat fulls de ruta amb diagrames de senzilla comprensió i objectius a complir en els períodes principals: 2030 i 2050.

El 2030 correspon a un moment en què s’exhaureixen les accions de tecnologies conegudes, deixant al període 2030-2050 la implementació d’accions sobre les quals, ara com ara, no es disposa d’una tecnologia prou robusta, per exemple: CCUS, ús de l’hidrogen com a combustible tant a la indústria com al transport, etc.

En el diagrama adjunt, editat per OFICEMEN al seu full de ruta, disposem d’un altre exemple d’agregacions d’activitats que, en termes generals, són similars a les proporcionades pel GCCA i que van encaminades a la reducció dels gasos d’efecte hivernacle (fig. 5).

Figura 5.

Al·legat final: fa anys que des del sector del ciment/formigó estem fent un llarg camí, inicialment encarat a l’abaratiment de costos. Amb el temps i les evidències del canvi climàtic, ha esdevingut una prioritat redreçar-lo cap a la reducció d’emissions d’efecte hivernacle i la circularitat dels materials.

Estem en un punt de no retorn. La sostenibilitat de tots els actors en tots els seus aspectes és necessària i obligatòria. Qui no actuï al respecte quedarà fora del sistema.

Disposem d’eines per fer-ho, calendaris i tecnologia, i la societat ens ho demana: fem-ho!