Proyecto para descarbonizar el cemento para que la industria de la construcción contamine menos… . Uno de los mayores problemas para controlar las emisiones de dióxido de carbono es la fabricación del componente clave del cemento: la cal (óxido de calcio). Ahora, una pequeña empresa con el simpático nombre de Sublime Systems parece haber resuelto este problema.
La industria del hormigón es responsable del 8% de las emisiones mundiales de carbono. El cemento Portland ordinario (CPO) constituye aproximadamente el 15% del hormigón, y el óxido de calcio o la cal solo el 60%.
Sin embargo, la producción de cal es la causa de casi todas las emisiones: la cal constituye solo el 8% del hormigón, pero genera el 90% del problema. Aproximadamente la mitad proviene de la «factoría química»: el CO2 emitido durante la calcinación, es decir, la conversión del carbonato de calcio en óxido de calcio. La otra mitad proviene de la quema de carbón o gas fósil para la calcinación.
¿Cómo descarbonizar el cemento?
El secreto para descarbonizar el cemento ¿Cómo descarbonizar el cemento?
¿Cómo descarbonizar el cemento? El componente clave del cemento es la cal, que se obtiene aplicando calor al carbonato de calcio, básicamente piedra caliza. CaCO3 + calor > CaO + CO2. No se puede hacer nada con la química; es la naturaleza fundamental del material la que hace que emita CO2.
Puede que no se pueda hacer nada con respecto a la química, pero existen diferentes maneras de separar el dióxido de carbono de la piedra caliza. Los cofundadores de Sublime Systems, Leah Ellis y Yet-Ming Chang, describieron cómo su empresa producía cal a temperatura ambiente utilizando electricidad renovable. Escribieron:
Cuando empezamos, teníamos la corazonada de que podríamos sustituir los grandes hornos y los combustibles fósiles por electricidad y nuevos productos químicos para fabricar cemento al menos tan resistente y no más caro que el que sale de los hornos hoy en día.
Si acertábamos, podríamos aprovechar la enorme cantidad de electricidad renovable barata y abundante y acelerar el progreso en electroquímica para satisfacer las crecientes necesidades mundiales.
Nosotros dos, junto con nuestro equipo en expansión de químicos, ingenieros y científicos de materiales, hemos trabajado para demostrar esa corazonada durante los últimos años. Hoy, operamos un sistema que produce una tonelada al mes de cemento resistente, de fraguado rápido, competitivo en costos y limpio desde nuestro laboratorio en Somerville, Massachusetts.
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El equipo en expansión recaudó recientemente $40 millones USD de inversores, incluido Siam, el mayor productor de cemento del sudeste asiático.
El cemento bajo en carbono es fundamental para construir una economía descarbonizada», afirmó Ellis, quien también es director ejecutivo de Sublime. «Hemos demostrado con éxito la viabilidad y la escalabilidad de nuestro enfoque y somos capaces de producir cemento con la misma o mejor resistencia, asentamiento y durabilidad que el cemento Portland actual.
El apoyo de nuestro talentoso equipo y el capital de nuestros inversores nos permitirán operar nuestra planta piloto, obtener acuerdos de compra anticipada y trabajar para producir nuestro cemento bajo en carbono a gran escala». descarbonizar el cemento
Después de explicar con cierto detalle qué es el cemento Portland común, Ellis pasa al ingrediente clave: la cal.
Cuando se fabrica en un horno de cemento, el CO2 emitido en la reacción se mezcla con los gases de combustión, lo que hace casi imposible su captura.
El proceso Sublime se basa en el uso de un electrolizador, como se hace con agua, para obtener hidrógeno y oxígeno. Al introducir carbonato de calcio o piedra caliza en el electrolizador, los iones de calcio migran hacia el electrodo negativo, donde reaccionan para precipitar hidróxido de calcio o cal viva, que puede reducirse a óxido de calcio con un poco de calor o utilizarse directamente.
El CO2 emitido es frío, puro y fácil de recolectar. El proceso funciona con cualquier fuente de calcio; si se utiliza una fuente sin carbonato y el electrolizador se alimenta con electricidad renovable, la cal resultante es neutra en carbono.
Sublime explicó en su sitio web: «Tras crear nuestro proceso para la fabricación de cal descarbonizada, teníamos la clave para crear un cemento descarbonizado».
Los autores ¿Cómo descarbonizar el cemento? escribieron:
Nos comprometemos a ampliar la tecnología de forma rápida y segura. Actualmente operamos nuestra planta piloto, que puede producir hasta 100 toneladas de cemento al año.
El próximo año, comenzaremos la construcción de nuestra planta de demostración comercial, que producirá decenas de miles de toneladas de cemento al año. Tras una exhaustiva investigación de varios meses, ya hemos preseleccionado varias ubicaciones para esta planta. La operaremos en 2025 y prepararemos un paquete de datos para socios e inversores a fin de permitir una planta de cemento a gran escala de un millón de toneladas al año, construida en 2026/2027 y en funcionamiento para 2028.
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La industria cementera mundial produjo 4.370 millones de toneladas de este material en 2021, por lo que podría pasar un tiempo hasta que se descarbonice. Sin embargo, este sigue siendo un avance considerable.
Según un artículo de investigación de 2019, se necesitan entre 5,2 y 7,1 megajulios de energía para fabricar un kilogramo de cemento. ¿Cómo descarbonizar el cemento?
Un megajulio equivale a 0,277778 kilovatios hora, lo que equivale a entre 1,44 y 1,97 kWh de electricidad, lo cual no parece mucho. Y a diferencia de un horno de cemento que debe funcionar constantemente y mantenerse caliente, este proceso podría funcionar incluso con viento y sol. Esto realmente lo cambia todo: un sustituto directo, con bajas o nulas emisiones de carbono, del cemento convencional con alto contenido de carbono.
El mundo está cambiando a un ritmo vertiginoso. Hasta hace poco, no veíamos una verdadera descarbonización del acero, el aluminio ni el hormigón. Ahora contamos con el acero híbrido , el aluminio Elysis y el cemento Sublime. Son solo una pequeña fracción de la industria, pero representan un camino a seguir.