Construcción: acero y cemento sostenibles

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Actualizado el Sun Aug 29 2021

La revolución industrial cambió en gran medida la forma en que los seres humanos hacen las cosas. Si bien ha permitido grandes avances en el desarrollo social, sin embargo, la industria en su conjunto fue responsable de 29.4% de todos los gases de efecto invernadero emitidos en 2016.

La mayoría de esas emisiones provienen de la quema de combustibles fósiles para alimentar a las máquinas y fábricas implicadas en la fabricación de todo, desde los coches hasta los cerillos. Las emisiones restantes vienen como subproductos de procesos químicos como la fabricación del cemento o el amoníaco.

Este curso te llevará a través de muchas de las formas nuevas e imaginativas en las que estamos intentando hacer que la industria sea menos contaminante y más sostenible.

¡Empecemos con el acero!

Estamos rodeados de acero: todos los días, en todas las partes de nuestras vidas. ¿Cuáles de las siguientes cosas crees que están hechas de acero?


¡El acero está en todas partes!

La demanda mundial de acero es tan elevada que la industria siderúrgica contribuye por sí sola a aproximadamente el 6,7% de las emisiones mundiales de CO₂.

¿Qué es el acero?

El acero es una aleación. Esto significa que es una combinación de metales (principalmente hierro). Al mezclarlo con otros elementos, se pueden crear muchos tipos diferentes de acero.

¿Cuáles son algunas propiedades por las que nos puede interesar el acero?


¿Cuánto contribuye esta industria al cambio climático?

El acero tiene el potencial de ser un material muy sostenible porque dura un largo tiempo, tiene alta resistencia y es fácil de reciclar.

Sin embargo, la producción de acero es un proceso que requiere mucha energía.

Demanda energética del acero

Por cada tonelada de acero producido, entre 1,7 a 1,9 toneladas de CO₂ son emitidas. Para darte una idea de cuán grande la industria es, ¡en 2019 se produjeron alrededor de 1 868,8 millones de toneladas de acero!

¿Cuántas torres Eiffel (la estructura metálica) son equivalentes en peso a todo el acero producido en 2019?


Producción de acero en 2019

¿Cómo se produce el acero?

La fabricación del acero consta de tres etapas principales:

  • Preparación de las materias primas (coque) - El carbón se calienta para crear coque (un combustible rico en carbono que produce muchas emisiones).
  • Producción de hierro - Después, el coque es calentado en un horno junto con la piedra caliza y el mineral de hierro. El mineral de hierro es reducido a hierro fundido (lo que significa que algunos átomos de oxígeno en el mineral de hierro se sustituyen por átomos de hidrógeno).
  • Fabricación de acero - Finalmente, se eliminan las impurezas del hierro fundido para crear el acero.
El proceso de fabricación de acero en tres pasos

Aunque se han desarrollado nuevos métodos eficaces para este proceso, siguen basándose en esas mismas tres etapas.

¿Qué podemos hacer para reducir las emisiones?

Para mantener el calentamiento global por debajo de 1.8 °C, la intensidad de CO₂ derivada del acero tendría que disminuir anualmente en un promedio de 2.5% desde ahora hasta 2030. Por desgracia, la tendencia actual no va por este camino de reducción, por lo que es esencial que hagamos los cambios necesarios para descarbonizar la industria.

Reducir nuestra trayectoria actual a niveles seguros.

Recordemos que las emisiones en la producción de acero son un efecto del uso del coque y de la gran cantidad de energía que se necesita en el proceso. Entonces, ¿cómo reducimos estas emisiones?

  • Reciclaje: El acero es 100% reciclable, por lo que el uso de acero reciclado para reducir las emisiones es una de las formas en que las empresas tratan de reducir las emisiones. Este proceso utiliza un 56% menos de energía que la producción de acero nuevo. Para cumplir el Acuerdo de París, ¡la chatarra debe utilizarse en el 40% de la producción de acero bruto para 2030!
  • Hierro de Reducción Directa: Usar el hidrógeno como alternativa al coque podría reducir en gran medida las emisiones. El hidrógeno solo crearía vapor de agua, por lo que, ¡hay un potencial para eliminar el CO₂ del proceso!

Aunque esta tecnología es nueva y se enfrenta a muchos retos financieros, hay mucha investigación y desarrollo en marcha en todo el mundo y muchas oportunidades para descarbonizar la industria del acero. Ahora vamos a conocer otro importante material de construcción: ¡el hormigón!

¿Qué es el hormigón y por qué lo necesitamos?

El hormigón es un material de construcción fuerte, duradero y versátil.

¿Qué afirmación sobre el hormigón crees que es cierta?


De hecho, el hormigón es el segundo producto más importante después del agua. Por desgracia, esto significa que la producción de hormigón es responsable de nada menos que del 8% de las emisiones mundiales de CO₂.

El hormigón es el segundo material más consumido del planeta.

¿Cómo se hace el hormigón?

¿De qué está hecho el hormigón?


El hormigón contiene tres componentes principales: los áridos (una mezcla de arena, piedra triturada y grava), una pasta hecha de agua y cemento, y el aire.

¿De qué está hecho el hormigón?

El cemento es un elemento clave del hormigón y se compone de yeso y clínker.

¿De qué está hecho el cemento?

El clínker es producido mediante una reacción química llamada calcinación de caliza. En este proceso, el carbonato de calcio (CaCO₃ también conocido como caliza) se transforma en óxido de calcio (CaO) y dióxido de carbono (CO₂). ¡Este proceso produce mucho CO₂!

¿Cómo se forma el clínker?

¿Cuáles son los impactos medioambientales del hormigón y el cemento?

En un promedio global, la producción de 1 kg de cemento genera aproximadamente 0.81 kg de CO₂.

¿Cuál es la principal fuente de emisiones de gases de efecto invernadero en la fabricación de hormigón?


¡La fabricación de cemento representa el 90% de las emisiones de hormigón!

¿Cómo podemos hacer que el cemento y el hormigón sean sostenibles?

¿Podemos fabricar hormigón sin emitir CO₂?

De acuerdo al Acuerdo de París, las emisiones de CO₂ procedentes de la producción de hormigón deben reducirse un 25% para 2050 para limitar el aumento de la temperatura a más de 2°C. Sin embargo, las prácticas actuales no están en línea con este objetivo.

There are many promising solutions to achieve this:

¿Cómo podemos hacer más sostenible el hormigón?

1. Mejorar la eficiencia energética:

Las mejoras en la eficiencia energética durante la fabricación de cemento podrían reducir las emisiones de CO₂ hasta en un 12%. Alrededor del 65% de la demanda de energía térmica proviene de la calefacción de la caliza para producir el clínker, mientras que el restante ~35% se usa para secar la caliza.

2. Cambio a combustibles alternativos:

En la producción de cemento, el combustible se utiliza para producir calor. En un promedio global, el 70% de este combustible procede del carbón y menos del 6% procede de combustibles alternativos.

¿Qué combustibles alternativos podrían utilizarse? Selecciona todos los que apliquen.


Uso de combustible en la industria del cemento

Necesitamos combustibles físicos que puedan quemarse, lo que deja fuera a la energía nuclear y eólica, ¡pero la biomasa y los residuos sí podrían servir! Estos sustitutos de los combustibles fósiles podrían evitar hasta el 42% de las emisiones directas actuales en la industria del cemento.

3. Reducción relación clínker/cemento:

La producción de 1 tonelada de clínker libera alrededor de 0,706 toneladas de CO₂. El clínker puede ser sustituido por materiales alternativos con bajas huellas de carbono o incluso cero emisiones netas, como la bandera del horno de explosión granulada (GBFS), las cenizas volantes (FA), la puzolana y la piedra caliza.

El uso de estas alternativas depende de muchos factores, principalmente la disponibilidad y el precio. Además, es importante considerar cómo se cambiarán las propiedades del cemento.

4. Cementos de carbono negativo:

¿Qué son los cementos de carbono negativo?


Los cementos de carbono negativo tienen el potencial de almacenar más CO₂ del que se emite en realidad durante el proceso de fabricación. Una forma de hacerlo es utilizando cementos basados en óxido de magnesio, que podrían absorber y almacenar CO₂ de la atmósfera.

Cómo funcionan los cementos basados en magnesio.

Aunque esta tecnología todavía se está desarrollando, muestra resultados optimistas para el futuro, ya que, ¡podría absorber más CO₂ del que se libera en toda la cadena de producción!

Conclusión

Hemos visto que hay muchas formas prometedoras de reducir las emisiones de acero y hormigón de la producción de acero, ¡y las ideas más emocionantes probablemente surjan en el futuro! Con esta información, el futuro está claro: las industrias del hormigón y del acero pueden, y deben, ser transformados para cumplir con las metas climáticas globales.

¡A continuación aprenderemos todo sobre la industria textil!

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