Un equipo interdisciplinario entre la Universidad Federico Santa María, Pontificia Universidad Católica de Chile y University of Ottawa, trabajan en un proyecto de investigación que permitirá obtener hidróxido de calcio de la piedra caliza, para ser usado en la fabricación de cemento con baja huella de carbono, a través de un proceso electroquímico alimentado con energía solar. Este proceso permitirá extraer el dióxido de carbono de las calizas en un estado más puro y concentrado, lo que favorecerá su captura, almacenamiento y utilización en diversas industrias.

Recientemente se publicó el artículo científico “Comparison of the electrochemical decarbonation of different-grade limestones used in cement manufacturing”, en la revista científica Cement and Concrete Research. Esta publicación es el resultado de un trabajo de varios años, y se enmarca en el proceso de doctorado del PhD (c) Darío Ramírez Amaya, y el proyecto FONDEF “Propuesta de nuevo método de fabricación de cemento Portland, reduciendo significativamente las emisiones de CO2 y con generación de hidrógeno verde como subproducto”, cuyo propósito fue obtener evidencia de la escalabilidad de este proceso electroquímico en la industria cementera, comprobando su efectividad con piedras calizas de origen natural.

• Conoce más sobre el Cemento Electroquímico en un reportaje donde conversamos con la Directora del Proyecto FONDEF y su equipo

“Lo que nosotros queríamos evaluar en este primer paper es si el proceso era escalable al poder utilizar rocas de origen natural en lugar de reactivos de altas purezas comúnmente empleados en las pruebas de laboratorio. Este cambio involucra, por ejemplo, integrar al reactor otras fases minerales, con otras composiciones químicas, y aparte las rocas tienen otras propiedades físicas, lo que provoca cambios en el proceso”.

Darío Ramírez A.

PhD (c) Ingeniería Civil UC

Para comprender el contexto de este proyecto, recordemos que para fabricar cemento se requiere calcinar la piedra caliza junto a otros materiales en hornos a 1450°C aproximadamente. El resultado produce clínker, principal componente activo del cemento y, por lo tanto, del hormigón. Este procedimiento genera dióxido de carbono, gas de efecto invernadero que la industria del cemento está trabajando para reducir y alcanzar la carbono neutralidad.

• Otra investigación del Centro de Innovación del Hormigón UC está enfocada en la captura del CO2 mediante materiales sorbentes dentro del proceso de calcinación.

“Imagínate que tomes un kilogramo de calizas como las que emplea la industria del cemento. Si es de alta pureza de , puede estar compuesta aproximadamente hasta por un 44% de dióxido de carbono. Esto quiere decir que si calcinas ese kilogramo, al final vas a tener un 56% de óxido de calcio (CaO) con el que vas a formar el cemento, y si no se cuenta con algún sistema de captura sobre los gases de escape, el otro 44% de la masa se iría a la atmósfera como dióxido de carbono”.

Darío Ramírez A.

PhD (c) Ingeniería Civil UC

Este proyecto pretende enviar al horno un material cuya composición química no tenga dióxido de carbono, ya que habrá sido capturado en las celdas del proceso electroquímico, donde el profesor Roberto Canales PhD en Ingeniería Química, está estudiando un método de captura.

“Es más favorable capturar el dióxido de carbono en las celdas que capturarlo en el horno, porque en las celdas se emite con mayor pureza y concentración, a la vez que se emiten otros gases de gran utilidad como el hidrógeno verde y el oxígeno, mientras que, en el horno, el gas de dióxido de carbono que emite la roca cuando se calcina se mezcla con flujos de aire, y al final obtienes mucho aire con dióxido de carbono en menor concentración, por lo que capturarlo es más difícil y costoso”.

Darío Ramírez A.

PhD (c) Ingeniería Civil UC

Resultados positivos

En el presente artículo se analizaron cuatro tipos de materias primas, de los cuales uno fue de alta pureza, y tres calizas de origen natural con distintas concentraciones de carbonatos, y con mayor cantidad de impurezas. Se incorporaron al proceso electroquímico alimentando la celda con estas rocas naturales y se analizó la calidad de los materiales resultantes.

 Los resultados fueron favorables contribuyendo a la escalabilidad de esta tecnología, lo que se espera que en un futuro cercano sea un aporte importante para lograr las metas de carbono neutralidad de la industria del cemento y el hormigón.

“Nos dimos cuenta, como principales hallazgos, primero que todo que el proceso es reproducible en materias primas que se utilizan en la industria, y que los materiales que se obtenían después del proceso electroquímico eran materiales que de una u otra manera, eran mejores que los materiales precursores. Esto quiere decir, que el proceso produjo materiales con propiedades químicas mejores que la de los materiales de entrada, lo que nos permite ampliar el proceso, investigar sobre otras barreras existentes para su implementación, y pensar en que la escalabilidad es posible”.

Darío Ramírez A.

PhD (c) Ingeniería Civil UC

Autora: Valeria F. Moraga D.