"Si la industria del cemento fuera un país, sería el tercer mayor emisor de dióxido de carbono del mundo, con cerca de 2.800 millones de toneladas, siendo solo superado por China y Estados Unidos". Esta declaración llama la atención dentro del reportaje de Lucy Rodgers para la BBC sobre la huella ecológica del hormigón. Con más de 4 mil millones de toneladas producidas cada año, el cemento representa alrededor del 8% de las emisiones globales de CO2 y es un elemento clave en la producción del hormigón, el producto más fabricado en el mundo. Para hacerse una idea, se produce aproximadamente media tonelada de cemento por persona en el mundo cada año, suficiente para construir 11.000 edificios similares al Empire State. Con estas impresionantes cifras, ¿existe alguna forma de reducir este impacto?
Para fabricar el cemento, caliza, arcilla y arena se calientan en hornos muy calientes, que alcanzan los 1450°C. De este modo se forma el clínker, que luego se mezcla con yeso y otros aditivos como la puzolana. El cemento corresponde a aproximadamente al 10% de la mezcla del hormigón. Los otros componentes básicos son arena, grava (agregado grueso y fino) y agua. En la producción de cemento existen dos aspectos principales que resultan en emisiones de dióxido de carbono. Según el artículo de Robbie M. Andrew, la primera es la reacción química involucrada en la producción del principal componente del cemento, el clínker, ya que los carbonatos (principalmente CaCO3, que se encuentra en la piedra caliza) se descomponen en óxidos (principalmente cal, CaO) y CO2 por la adición de calor. La segunda fuente de emisiones es el uso de combustibles fósiles para generar la energía necesaria para calentar las materias primas a más de 1000°C. Es decir, durante la producción de cemento se consumen grandes cantidades de combustible (generalmente de fuentes no renovables como el coque de petróleo, la gasolina o el gas natural) y se emiten diferentes gases contaminantes, entre los que se encuentran el monóxido y el dióxido de carbono. Según este estudio, "la reacción química de la calcinación es responsable de aproximadamente el 52% de las emisiones de CO2 en el proceso de fabricación del clínker, mientras que el consumo de energía representa el resto. (...) Considerando el consumo energético, por cada 1.000 kg de clínker fabricado, se genera una media de aproximadamente 815 kg de CO2".
Es posible reducir parte de este impacto. Si es en la producción de clínker donde se producen la mayoría de las emisiones, reemplazarlo con otros materiales puede marcar una gran diferencia. Los llamados materiales de cementación suplementarios (SCM) son generalmente subproductos de otras industrias, como la escoria de la producción de acero y cobre, las arenas de fundición de las operaciones de fundición de metales y las cenizas volantes, las cenizas de fondo y el yeso sintético de los servicios eléctricos. Al sustituir parte del clinker por estos materiales, el hormigón adquiere nuevas características, que pueden ser deseables en algunos casos, pero principalmente muestran una notable capacidad para reducir las emisiones de CO2. Otra posibilidad es la ceniza volcánica, una alternativa al cemento que se utiliza desde hace miles de años, permitiendo a griegos y romanos erigir edificios tan resistentes que han permanecido de pie desde entonces. Al calentar la cal y la ceniza volcánica a aproximadamente 900°C y luego mezclarlas con agua de mar, se logra un material extremadamente fuerte y estable.
Sin embargo, las innovaciones pueden ir más lejos. CarbonCure, por ejemplo, busca reducir las emisiones de dióxido de carbono de una manera muy diferente. La startup canadiense ha desarrollado un proceso llamado Mineralización de CO2, que consiste en inyectar dióxido de carbono en la mezcla de hormigón, haciéndola reaccionar con los iones de calcio del cemento para formar un mineral de tamaño nanométrico, el Carbonato de Calcio, que se incrusta en el hormigón, aumentando su resistencia.
Solidia Tech ha estado experimentando con una nueva receta de cemento que reemplaza la piedra caliza con el mineral wollastonita, que no elimina el dióxido de carbono ya que no requiere calefacción. Además, este componente retendría dióxido de carbono en el aire durante el curado, creando un producto con emisiones negativas. Como señala este artículo, los bloques de cemento de Solidia capturan alrededor de 240 kg de dióxido de carbono por cada 1000 kg de cemento utilizado en la mezcla. Esto se suma a las menores emisiones producidas durante la fabricación del cemento.
BioMason, por su parte, es una startup de Carolina del Norte con un enfoque distinto, que produce un concreto sin cemento Portland ni emisiones de dióxido de carbono. En lugar del cemento Portland, se utiliza biocemento para unir la arena y la grava. Al incorporar agregados reciclados con microbios de bacilos vivos, esto desencadena la combinación de carbono y calcio para crear cristales de piedra caliza, sin necesidad de calentamiento. Mientras que el hormigón tradicional puede tardar hasta 28 días, Biomason biocement® alcanza su resistencia final en menos de 72 horas de crecimiento. El material final consiste en aproximadamente un 85% de granito de fuentes recicladas y un 15% de piedra caliza cultivada biológicamente.
Ingenieros de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido han trabajado en colaboración con Cellucomp Ltd UK para estudiar los efectos de agregar “nanoplaquetas” extraídas de fibras de raíces de plantas para mejorar el desempeño de las mezclas de concreto. La investigación ha demostrado que los hormigones vegetales compuestos, hechos de vegetales como la remolacha o la zanahoria, tienen un desempeño estructural y ambientalmente superior a todos los aditivos de cemento disponibles comercialmente, como el grafeno y los nanotubos de carbono, a un costo mucho menor. El potencial de los hormigones compuestos vegetales radica en la capacidad de las nanoplaquetas para aumentar la cantidad de silicato de calcio hidratado en las mezclas de hormigón, la principal sustancia que controla su rendimiento estructural. El efecto indirecto es que se necesitarían cantidades más pequeñas de hormigón para la construcción. Las nanoplacas pueden mejorar la calidad del producto al reducir la cantidad de grietas que aparecen en el concreto, lo que ayuda a prevenir la corrosión y prolonga la vida útil del material. Existen muchos otros ejemplos de empresas que buscan soluciones para reducir las emisiones en la producción de cemento y hormigón, y este artículo de Akshat Rathi cubre la mayoría de ellos, entregando información muy valiosa sobre el tema.
La crisis climática ha exigido soluciones urgentes y, poco a poco, la industria de la construcción empieza a aceptar más materiales alternativos que pueden contribuir a este cambio. Sin embargo, el artículo muestra que hacer del cemento un material menos contaminante es una tarea muy compleja, que implica muchos recursos y tiempo de investigación. Es importante preguntarse si, en el futuro, el hormigón debe seguir siendo el material principal para la industria de la construcción, o si es posible pensar en reemplazarlo o mezclarlo con otros materiales que sean inherentemente menos contaminantes.
