La industria del cemento y del hormigón es responsable de aproximadamente el 8% de las emisiones globales de CO2. Para garantizar su disminución, se desarrolló la Hoja de Ruta NET ZERO 2050, la cual propone una serie de puntos de apalancamiento fundamentales para reducir las emisiones a lo largo de toda la vida útil del cemento y del hormigón.
De acuerdo con el gráfico “Acciones para un futuro sin emisiones de Carbono” de la Hoja de Ruta NET ZERO 20250, la Producción de Clinker puede ahorrar hasta un 11% en las emisiones de CO2, mientras que la Captura y Utilización de C02, considera un 36% de ahorro. Estas dos etapas están estrechamente relacionadas con el proceso de clinkerización de la piedra caliza, etapa fundamental, y hasta el momento inevitable, en la fabricación de cemento.
En este reportaje, Darío Ramírez, recientemente titulado Doctor en Ciencias de la Ingeniería de la Pontificia Universidad Católica de Chile, propone transformar la manera en que concebimos el cemento y sus materias primas a través de la producción de cemento mediante hidrólisis de la piedra caliza o también llamado “Cemento Electroquímico”.
Su investigación doctoral titulada “Integration of electrochemical decarbonation of limestones into an innovative chain for low-carbon footprint cement production”, es parte del proyecto dirigido por la doctora en Química Paulina Dreyse, académica de Universidad de Chile y miembro asociada del Centro de Innovación del Hormigón UC.
Pero ¿qué es el cemento electroquímico?
El proyecto explora un proceso electroquímico que descarbonata la caliza sin necesidad de pasar por la tradicional clinkerización. El resultado no solo es un cemento más limpio, sino que también produce una nueva cadena de productos de gran valor comercial que permitirá “romper” ciertos paradigmas sobre la forma en cómo se fabrica cemento en la actualidad.
“Este proyecto, más que rebatir la lógica de cómo se fabrica el cemento, busca compatibilizar una tecnología electroquímica con el proceso convencional. La idea es aprovechar todas las inversiones en infraestructura, maquinaria y equipos existentes en las cementeras para potenciar nuevos modelos de negocio”.
Darío Ramírez
Doctorado UC
Hidróxido de calcio: un producto estratégico
Uno de los resultados más relevantes del proceso electroquímico ha sido la obtención de un hidróxido de calcio con alto nivel de pureza, obtenido a partir de piedras calizas de alta o baja ley, convirtiéndose en un hallazgo que podría cambiar radicalmente la forma en que concebimos el cemento.
De acuerdo con Darío Ramírez, el hidróxido de calcio que se obtiene es más puro que el que se consigue por la vía tradicional, ya que las fases insolubles se separan durante el proceso electroquímico dando como resultado un producto de alta pureza que puede utilizarse no solo como materia prima en la fabricación de cemento, sino que también en otras industrias.
El potencial de las calizas de baja ley
El carácter innovador no se limita al producto obtenido, sino también a la materia prima utilizada. Tradicionalmente, la industria cementera trabaja con calizas de alta calidad, descartando aquellas con mayores niveles de impurezas.
“Con este método podemos ocupar calizas de cualquier calidad, incluso aquellas que hoy no se usan porque no cumplen con la ley requerida para los hornos. El proceso las transforma en cales puras, lo que abre la posibilidad de aprovechar yacimientos que estaban fuera del radar de la industria”.
Darío Ramírez
Doctorado UC
Para Chile, este hallazgo representa una oportunidad estratégica: “Si logramos valorizar todas las calizas que tenemos disponibles, la industria no solo gana en sostenibilidad, sino también en independencia productiva. Podemos producir a nivel local, sin depender de importar materiales de mejor calidad”, señala Darío Ramírez.
La propuesta consistió en generar un proceso que permita usar todo tipo de piezas calizas de origen natural: rocas con mayor nivel de impureza, rocas de diferentes regiones geográficas, con distintas propiedades físicas y tamaño de partículas. “Lo que descubrimos fue que química y físicamente, este método mejora la calidad de la materia prima que ingresa al proceso sin importar su procedencia ni su calidad inicial”, enfatiza Darío Ramírez.
Fotografía: Darío Ramírez junto a equipo de termogravimetría / Calorimetría de barrido diferencial (TGA-DSC) en ambiente oxidante e inerte. Útil para la determinación de cambios de fases, composición química y grado de hidratación a distintas temperaturas. Permite análisis de cambios de masa, energía requerida y cambios diferenciales.
Una nueva cadena de valor
El cemento electroquímico no es únicamente una alternativa más limpia: es una plataforma tecnológica para una economía circular. Cada salida del proceso tiene un potencial de valorización:
- Hidróxido de calcio puro: para cementos, cales y otras aplicaciones químicas.
- CO₂ concentrado: capturado en estado puro, ideal para proyectos de valorización (como la producción de metanol o combustibles sintéticos). También puede utilizarse en otro tipo de industrias.
- Lodos anódicos: se pueden utilizar como materiales correctivos o materia primera en las fabricación de Clinker, como fillers, o como material de relleno en la dosificación de hormigón. También se está investigando su efecto como material puzolánico.
- Hidrógeno y oxígeno: gases con gran valor energético e industrial, sobre todo el Hidrógeno verde que produce.
“Si logramos diseñar un sistema donde cada salida tenga un destino útil, pasamos de un cemento como único producto a un modelo industrial mucho más diversificado y resiliente”.
Darío Ramírez
Doctorado UC
Hacia un proceso continuo y una industria Net Zero
El gran desafío ahora es escalar el sistema hacia un proceso continuo, capaz de integrarse en plantas cementeras a gran escala. Ese es el horizonte que Darío Ramírez plantea: “Necesitamos desarrollar un proceso continuo que pueda integrarse a la producción cementera. En esta etapa se encuentra la profesora Paulina Dreyse, quien está avanzando en realizar las mejoras necesarias para lograr este salto en la industria”.
En este esquema, los gases generados en la electrólisis no serían un desecho, sino una oportunidad comercial. El oxígeno, el hidrógeno verde e incluso el CO₂ concentrado podrían transformarse en nuevas fuentes de ingreso, ampliando la oferta económica de las cementeras y alineándolas con mercados emergentes de energía y sostenibilidad.
Aún más disruptiva es la hipótesis que Darío Ramírez plantea hacia el futuro: el proceso podría producir materiales puzolánicos de calidad, capaces de sustituir parcialmente —o incluso prescindir en ciertos casos— de la tradicional clinkerización. “Hoy es solo una línea de investigación, necesitamos tiempo para confirmarlo, pero si se logra, podríamos prescindir de la etapa más intensiva en emisiones de la industria”, indica.
La posibilidad de fabricar cementos directamente desde cales puras y materiales puzolánicos representaría un cambio drástico de paradigma respecto a cómo se piensa y fabrica el cemento a nivel global.
Una oportunidad para Chile
El proyecto de Cemento Electroquímico, cuyo equipo de investigadores ha trabajado arduamente por varios años, no se trata solo de un aporte académico, sino que es una invitación a repensar la industria cementera chilena desde la innovación y sostenibilidad. Aprovechar calizas locales sin importar su calidad, diversificar la producción con subproductos de alto valor, así como las características puzolánicas de este material, son caminos que podrían posicionar al país como referente regional en construcción sustentable.
“Si logramos avanzar en estos atributos, no hablamos solo de reducir emisiones. Hablamos de dar un salto drástico hacia una industria Net Zero”.
Darío Ramírez
Doctorado UC
Autora: Valeria F. Moraga D.<span data-ccp-props="