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Evaluación de la eco-eficiencia de nuevas formulaciones de cemento

El proceso de fabricación de clínker de cemento está caracterizado por la gran cantidad de emisiones de CO2 producida por la calcinación de la caliza alimentada al horno, necesaria para la producción del óxido de calcio requerido en la clinkerización, y las producidas por la combustión de combustibles fósiles necesarios para alcanzar las altas temperaturas requeridas en el proceso (1400°C). En total, se emiten en torno a 800 – 900 kg CO2 por tonelada de clínker, o 700 – 800 kg de CO2 por tonelada de cemento producido.

Si bien la búsqueda de combustibles alternativos puede paliar las emisiones de gases de efecto invernadero provocada por la combustión, la calcinación es ciertamente inevitable en la manufactura de cemento convencional (tipo Portland). Entre las múltiples soluciones propuestas para la mitigación del impacto de la industria cementera, destacan las nuevas formulaciones de cemento, como el sulfoaluminato cálcico (CSA). Este tipo de clínker, que puede producirse sin cambios en la tecnología del horno, requiere una menor cantidad de energía térmica en su manufactura, y un consumo de caliza significativamente menor, lo que puede provocar ahorros de hasta el 35% en la huella de carbono.

Sin embargo, la mayor necesidad de óxido de aluminio y sulfato cálcico en formulaciones de tipo CSA ha impedido su producción en masa, excepto en aquellos lugares donde existe disponibilidad de materías primas, como en China. En este contexto, IMDEA Energía se planteó el estudio de la eco-eficiencia de la producción de clínker de tipo CSA, analizando la influencia del tipo de combustible, el origen de las materias primas y la posibilidad del uso de azufre elemental como materia prima. Este componente, subproducto de refinerías, aporta energía en su oxidación a SO2 y SO3, y aporta la cantidad de sulfato necesaria a la formulación.

Los resultados del estudio, publicados en Journal of Industrial Ecology*, muestran la necesidad de restringir el contenido de ye’elemita, principal componente del clínker de CSA, por debajo del 40% de la formulación final, debido a la alta demanda de bauxita que provocan los cementos de alto contenido en ye’elemita. Este hecho reduce los beneficios ambientales potenciales y aumenta considerablemente el coste de producción de los cementos tipo CSA. En general, la producción de CSA es más eco-eficiente que el cemento Portland convencional en las localizaciones donde existe disponibildiad de materias primas ricas en óxido de aluminio. 

(*) Eco-efficiency assessment of calcium sulfoaluminate clinker production. José-Luis Gálvez-Martos, Antonio Valente, Mathías Martínez-Fernández, Javier Dufour. Journal of Industrial Ecology Vol. 24 (3), 2020. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jiec.12967 

Más información: José Luis Gálvez Martos, Investigador Titular, Unidad de Análisis de Sistemas, joseluis.galvez@imdea.org    

Gráfico de eco-eficiencia para formulaciones de clinker de CSA en función del origen de bauxita, tipo de combustible y contenido en ye’elemita de la formulación final

 

Fecha: 
Viernes, Diciembre 18, 2020