Título en español: Propuesta de nuevo método de fabricación de cemento Portland reduciendo significativamente las emisiones de CO2 y con generación de hidrógeno verde como subproducto.
Código de proyecto: FONDEF ID21I10323
Equipo académico:
- Profesores Participantes: Paulina Dreyse, Roberto Canales, Marcelo González
Plazo de ejecución: 2022-2024
Objetivo: Producir cemento Portland con baja emisión de CO2 a través de un método electroquímico que involucre la producción de Ca(OH)2 como material precursor del Clinker, y adicionalmente, la generación y almacenamiento de una mezcla CO2+ O2 e H2 verde potencialmente comercializable.
Resumen: Dadas las altas emisiones de CO2 generadas por la industria del cemento, surge la necesidad imperante de buscar mecanismos para reducirlas. Las plantas cementeras, en su proceso de fabricación, producen cerca del 7% de las emisiones de CO2 a nivel global, con un promedio de 637 kgCO2/tonelada de cemento, pudiendo llegar a valores superiores en países con procesos menos eficientes. A nivel nacional, la fabricación de cemento genera 581 kgCO2/tonelada de cemento (FICEM 2019).
Algunos países han aplicado diversas estrategias para reducir estas emisiones, logrando una disminución en un rango de 570 – 750 kgCO2/tonelada de cemento. Entre las estrategias utilizadas, se evalúa principalmente el coprocesamiento, eficiencia térmica y reducción del factor Clinker (FICEM 2019). Sin embargo, estas medidas son insuficientes para disminuir sustancialmente las emisiones, debido a que no contemplan la principal fuente de emisiones en la primera reacción química del proceso de descarbonatación de la caliza.
Existe un compromiso tanto en Chile (ICH – FICEM) como a nivel mundial (World Business Council For Sustainable Development, WBCSD) de reducir las emisiones de CO2. En nuestro país el compromiso es reducir a 520 kgCO2/tonelada de cemento al 2030, mientras que a nivel mundial a 370 kgCO2/tonelada de cemento al 2050. Para cumplir con estos compromisos, es necesario promover y desarrollar soluciones innovadoras y eficientes, que requieren del trabajo mancomunado de científicos y expertos de diversas disciplinas. Dado este contexto, la presente propuesta contempla desarrollar una solución para la disminución sustancial de la huella de carbono del proceso de fabricación del cemento, e incluso en un escenario óptimo, llegar a la carbono-neutralidad y obtener otros subproductos para la industria. Esta propuesta, corresponde a una alternativa inexplorada que ensambla un nuevo proceso de fabricación de cemento, uso de energías limpias y captura/reutilización de CO2, lo cual podrá posicionar a Chile como pionero y líder a nivel mundial en investigación y desarrollo de tecnologías para la sustentabilidad de la industria de cemento.
El proyecto propone: i) un método de fabricación de cemento a partir de un primer proceso electroquímico, en el cual desde CaCO3 se obtiene un precursor del cemento (hidróxido de calcio), junto con hidrógeno, oxígeno y CO2 (En el método tradicional, este proceso reduce aproximadamente el 50% de las emisiones de CO2 de todo el proceso productivo); ii) un método de captura y almacenamiento de los subproductos gaseosos resultantes del proceso anterior para otros procesos productivos; y iii) Desde un proceso térmico, suministrado por energías limpias (luz solar y/o el mismo H2 producido electroquímicamente), el mezclado del producto resultante del primer proceso junto a otros componentes a altas temperaturas para producir cemento. Se espera al final del proyecto concluir con una planta prototipo que permita fabricar cemento con este método a pequeña escala, que posteriormente se pueda validar desde el punto de vista estructural a nivel de laboratorio.
Instituciones beneficiarias: USM-PUC
Entidades asociadas: ICH, Concremag