El cemento es el segundo material más consumido en el mundo después del agua. Sin embargo, su fabricación convencional genera más de mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono al año, lo que representa casi el 8% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Para hacer frente a este impacto ambiental, un equipo de científicos de la Universidad de Stanford desarrolló un método de calentamiento por plasma alimentado con electricidad que permite elaborar cemento sin necesidad de quemar combustibles fósiles.
El avance fue presentado por el investigador posdoctoral Qi Zheng, quien trabajó junto a los profesores Yi Cui y Paolo Monteiro en el marco del encuentro de la Sociedad Estadounidense de Química (ACS). El proceso tradicional, utilizado casi sin cambios desde su invención en 1824, requiere calentar piedra caliza, arcilla y otros ingredientes en grandes hornos a temperaturas de hasta 1400 grados Celsius. Esa cocción forma unas pequeñas piedras llamadas clínker, que luego se muelen para obtener el polvo final. Ese sistema genera una gran cantidad de calor residual y emisiones debido al uso constante de fósiles.
Un proceso cien veces más rápido y eficiente
La nueva alternativa reemplaza los hornos tradicionales por un sistema de calentamiento por plasma, el cual consiste en hacer pasar electricidad a través de un gas ionizado. Esta técnica alcanza temperaturas superiores a los 2400 grados Celsius, lo que permite transformar las materias primas en clínker en cuestión de segundos, casi 100 veces más rápido que la producción habitual.
Además de reducir los tiempos, la innovación mejora de forma notable la eficiencia térmica. Mientras que los hornos convencionales aprovechan solo entre el 30% y el 40% del calor generado, el calentamiento por plasma logra canalizar casi el 80% de esa energía directamente en la producción del material, reduciendo al mínimo el desperdicio térmico.
Misma resistencia y potencial de emisión cero
Según explicaron los investigadores, este cemento bajo en carbono mantiene propiedades mecánicas como durabilidad y trabajabilidad comparables a las del producto tradicional. Al analizar el material mediante un microscopio electrónico, observaron que el método introduce defectos a escala nanométrica que se disuelven rápidamente en agua. Esto acelera el fraguado y mejora la resistencia final del cemento en comparación con el proceso convencional.
Por otra parte, la tecnología es compatible con el uso de residuos de cemento provenientes de instalaciones de reciclaje como materia prima, lo que impulsa la economía circular. Si el sistema se alimenta con fuentes de energía renovable, la totalidad del proceso de fabricación podría llegar a ser completamente libre de emisiones contaminantes.