CEMENTO, HORMIGÓN Y SOSTENIBILIDAD

JORDI ALTET TORNÉ 57 años, Ingeniero Técnico Químico (UPC), Genie Chemie (IUT-Marseille) y PMD (Esade). 33 años trabajando en Cementos Molins – Promsa ocupando diversas posiciones dentro de la estructura de Calidad, actualmente Director de Calidad e I+D+i. Especialista en los materiales: hormigón, Mortero, áridos, combustibles alternativos y materias primas alternativas  procedentes de residuos industriales y de construcción. Ha participado en varios proyectos de I+D+i en el ámbito de los materiales que tratamos, últimamente muy enfocado en el estudio de cementos con baja huella de carbono. Miembro en numerosos Comités Técnicos y grupos de trabajo: GCCA, ANEFHOP, OFICEMEN, ANEFA, ANFAPA, AENOR…

Es conocido por el amplio público que el sector del cemento -hormigón genera entre el 7 y el 8 % de las emisiones de los gases de efecto invernadero. Estos sectores hace décadas que emprendieron acciones con el fin de reducir y mitigar emisiones. En este artículo queremos informaros de las acciones llevadas a cabo y de las que están por venir.

¿De dónde venimos? Lo que se tenía que hacer antes de emprender acciones era conocer la situación del problema, cuantificarla y buscar acciones que nos llevaran al punto donde queremos estar. No es un problema local, es un problema global, ya que esta industria se encuentra ampliamente extendida a lo largo de todo el planeta y era necesario que todos los países y regiones trabajaran con los mismos objetivos. Se habían llevado a cabo acciones locales, por parte de los fabricantes de cemento allí donde la sociedad y las propias industrias habían tomado conciencia del problema; sin embargo existía una extensa parte del sector que aún no consideraban este problema como eje principal de las acciones a llevar a cabo en el medio y largo plazo. A raíz de la Conferencia de París, los COP, etc. El sector del cemento, liderado por las grandes organizaciones cementeras que tienen presencia en todo el planeta, generó la necesidad de construir una asociación a nivel mundial que liderara las soluciones al problema y que aglutinara a las asociaciones continentales y regionales de cara a marcar unas líneas de trabajo. En este sentido, el GCCA (Global Cement and Concrete Association) es quien lidera estas acciones. Lo que primero se hizo, fue determinar en qué situación se encontraba el sector, qué acciones habían llevado a cabo las empresas que componen la asociación, cuáles habían dado buen resultado y cuáles no, de qué herramientas se disponía, tecnologías, materiales sustitutivos… y a partir de ahí se generó una hoja de ruta que fue aprobada en 2021. Otras asociaciones, continentales y regionales, tanto del sector del cemento, hormigón, áridos, aditivos, etc. han seguido el ejemplo y también han aprobado sus hojas de ruta, todos ellos alineados con la hoja de ruta del GCCA (fig. 1).

Figura 1.

En España, OFICEMEN, ANEFHOP y ANEFA disponen de su hoja de ruta, las cuales son públicas y se encuentran a disposición en sus páginas web (fig. 2).

Figura 2.

Estos documentos se revisan constantemente, dado que las tecnologías evolucionan en el tiempo y, por lo tanto, deben irse ajustando a las realidades del momento; ahora bien, siempre con el objetivo final de cero emisiones y el desempeño de las directivas que se van aprobando en las reuniones periódicas que se llevan a cabo a nivel mundial.

¿Qué hemos de hacer? Lo que tenemos que hacer las industrias está claro, ahora bien, en función de las tecnologías a disposición, las hojas de ruta nos marcan unos objetivos en el tiempo para llegar a la meta final de cero emisiones en 2050 (fig. 3).

Figura 3.

En el diagrama adjunto, resumen de la hoja de ruta del GCCA, se marcan los diferentes hitos a llevar a cabo para conseguir la meta final: Net Zero. Como se puede observar, se definen tres periodos bien diferenciados, en los que las acciones llevadas y a llevar a cabo, son bien diferentes:

• 1990-2000: período anterior a la redacción de la hoja de ruta. Periodo en el que algunas empresas iniciaron acciones en la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero que consistían, básicamente, en el uso de combustibles alternativos en sustitución parcial de los combustibles fósiles.
• 2000-2030: periodo que coincide con la redacción de la hoja de ruta, en que las acciones a llevar a cabo se basan principalmente en la reducción del clinker en el cemento, siendo sustituido por materiales cementantes secundarios (SCM), a la vez que se emprenden acciones consistentes en la sustitución de materias primas de origen natural por residuos de orígenes diversos.
• 2030-2050: periodo en el que se trabajará en la captura, almacenamiento y uso del CO2 capturado en las fábricas de cemento (CCUS).

Todo ello no sería del todo efectivo si otros sectores participantes en las actividades constructivas no hicieran también acciones alineadas con éstas. Más adelante lo desarrollaremos.

Acciones: en este apartado profundizamos en las acciones definidas en los tres periodos anteriormente descritos:

a) Sustitución de combustibles fósiles: en este sentido, hay dos motivos que hicieron que algunas empresas adoptasen esta vía de trabajo, que fundamentalmente fueron:

• Económico: encontrar materiales que, con un coste inferior a los combustibles fósiles habituales en el sector, fueran más económicos que estos últimos teniendo en cuenta no sólo el coste, sino también el poder calorífico que aportaban.
• Medioambiental: utilizar combustibles alternativos que generaran unas menores emisiones, o bien que las emisiones que generaran no contabilizaran igual que las de los combustibles tradicionales. Todo ello teniendo en cuenta evitar emitir sustancias nocivas que estos combustibles alternativos podrían enviar a la atmósfera y, al mismo tiempo, no alterar el correcto funcionamiento de los hornos. En este sentido, en nuestro entorno, los combustibles alternativos más utilizados son: NFU, neumáticos fuera de uso; CSR, combustible sólido recuperado y biomasa. Algunos de ellos se corresponden a residuos generados por la sociedad, en este sentido generamos una valorización energética de un residuo y evitamos deshacernos vía vertedero.

b) Reducción del factor clinker al cemento: el cemento es un material compuesto; en función de su composición, presenta una matrícula normalizada en la que se indican los componentes mayoritarios (95 %) de la composición y, de una forma aproximada, el porcentaje de cada uno de estos componentes mayoritarios. Tradicionalmente, el cemento era clasificado como Tipo I, el cual corresponde a un cemento en el que el 95 % es clinker y el 5 % restante corresponde a componentes minoritarios, básicamente yeso que actúa como regulador de fraguado. La tendencia actual, consistente en la reducción del factor clinker, consiste en ir a cementos Tipo II, III, IV, V y VI, en los que el clinker es sustituido parcialmente por materiales que presentan más o menos capacidad cementante. Los habituales son el filler calcáreo, las puzolanas, las escorias de alto horno y las cenizas volantes, entre otros. Además, estas adiciones se pueden dosificar en diferentes porcentajes, e incluso se pueden utilizar conjuntamente, reduciendo el factor clinker incluso al 50 %. Hay que tener en cuenta que algunas de estas adiciones corresponden a residuos de otras industrias, efecto que nos favorece en la circularidad de los materiales, reduciendo la eliminación de estos, vía vertedero.

c) Uso de materias primas alternativas: este es otro campo en el que se está trabajando. Consiste en sustituir algunas de las materias primas naturales que se utilizan en la producción del clinker por residuos de origen diverso, entre los que se encuentran principalmente los RCD (Residuos de Construcción y Demolición) así como los residuos industriales, a poder ser descarbonatados, con una composición química similar a la del mix de las materias primas empleadas en la fabricación del clinker y exentos de contaminantes. Evitamos que vayan estos residuos a vertedero y les damos una segunda vida vía valorización material.

d) Captura, almacenaje y uso del CO2: un hecho añadido a las emisiones debidas a las combustiones que se realizan dentro de los hornos de cemento es la descarbonatación de la piedra caliza. Esta piedra caliza es una de las materias mayoritarias utilizadas en la producción del clinker, es un proceso químico según el cual el carbonato cálcico, cuando es sometido a temperaturas superiores a 500 °C, se descompone en óxido de cal y emite CO2. Las emisiones del CO2 debidas a la descarbonatación de la piedra caliza son del orden de 700 kg CO2 por tonelada de clinker producido. El CO2 generado en las combustiones, junto con el generado en la descarbonización de la piedra caliza, debe captarse para no emitirlo a la atmósfera. Se está trabajando en desarrollar las tecnologías de captación; hoy en día existe en el mundo alguna planta piloto y otras proyectadas. Es una tecnología muy incipiente que además debe trabajar con el mínimo consumo de recursos y generar nulas emisiones. Y con el CO2 capturado, ¿qué hacemos? Pues por ahora se está trabajando, principalmente en dos líneas:

• Almacenamiento: en algunos países nórdicos se están aprovechando pozos para almacenar este CO2; a pesar de todo ésta no se considera una solución definitiva, dado su elevado coste y la disponibilidad en todo el mundo de pozos susceptibles de convertirse en almacenes.
• Uso del CO2 capturado: en este sentido se está trabajando en muchas líneas, básicamente en la incorporación en la síntesis de productos orgánicos, los cuales tienen un alto consumo en átomos de carbono, pero debemos tener en cuenta que estos productos de síntesis compiten económicamente con síntesis que se realizan actualmente por otras vías.

Otras acciones destinadas a llegar a un NET ZERO: como se ha comentado anteriormente, las acciones que se llevan a cabo desde el sector del cemento deben ir acompañadas por otras acciones que vienen contempladas en la figura 4, propiedad de GCCA:

Figura 4.

• Ahorros en la producción de clinker: incluida dentro de las acciones a llevar a cabo en el sector del cemento, son varias las palancas sobre las que hay que actuar: eficiencia energética, uso de combustibles alternativos, uso de materias primas descarbonatadas y uso del hidrógeno como combustible.
• Ahorros en la producción del cemento y conglomerantes: reducción del factor clinker en el cemento (uso de SCM) y clínkeres alternativos a los OPC.
• CCUS, captura, uso y almacenamiento del CO₂: hoy en día existen tecnologías piloto para la captura del CO₂ y se está trabajando en diversos sectores por el uso de este CO₂ capturado. En los países nórdicos ya hay iniciativas en el almacenamiento off shore de este CO₂ capturado.
• Eficiencia en la producción del hormigón: optimización de las recetas de fabricación, optimización de las materias primas constituyentes, industrialización de la fabricación y control de calidad.
• Descarbonización de la electricidad: tanto el cemento como el hormigón son industrias intensivas en el consumo de la energía eléctrica; el trabajo a llevar a cabo consiste en el tránsito de todos los casos a energía eléctrica verde.
• Recarbonatación: este efecto, que se produce de forma natural en todo hormigón que esté en contacto con el ambiente, no es un efecto que despreciar, dado que de forma natural los hormigones tienen la capacidad de captar CO2 de la atmósfera.
• Eficiencia en el diseño de las construcciones: tanto en edificación como en obra civil, es importante buscar diseños que permitan una menor generación de emisiones de gases de efecto invernadero. En este sentido, se propone estudiar diversas opciones en el diseño, teniendo en cuenta todas y cada una de las acciones que intervienen en el proceso constructivo, vida útil y desconstrucción de la infraestructura.

Acciones sectoriales: como se ha comentado anteriormente, desde las diferentes asociaciones se han editado hojas de ruta con diagramas de sencilla comprensión y objetivos a cumplir en los periodos principales: 2030 y 2050.

El 2030 corresponde a un momento en que se agotan las acciones de tecnologías conocidas, dejando en el periodo 2030-2050 la implementación de acciones sobre las que, por ahora, no se dispone de una tecnología lo suficientemente robusta, por ejemplo: CCUS, uso del hidrógeno como combustible tanto en la industria como en el transporte, etc.

En el diagrama adjunto, editado por OFICEMEN en su hoja de ruta, disponemos de otro ejemplo de agregaciones de actividades que, en términos generales, son similares a las proporcionadas por el GCCA y que van encaminadas a la reducción de los gases de efecto invernadero (fig. 5).

Figura 5.

Alegato final: hace años que desde el sector del cemento/hormigón estamos haciendo un largo camino, inicialmente encarado al abaratamiento de costes. Con el tiempo y las evidencias del cambio climático, se ha convertido en una prioridad enderezarlo hacia la reducción de emisiones de efecto invernadero y la circularidad de los materiales.

Estamos en un punto de no retorno. La sostenibilidad de todos los actores en todos sus aspectos es necesaria y obligatoria. Quien no actúe al respecto quedará fuera del sistema.

Disponemos de herramientas para hacerlo, calendarios y tecnología, y la sociedad nos lo está pidiendo: ¡hagámoslo!