LCA of cement/es

La producción de cemento se realiza a gran escala, y los subproductos resultantes tienen un gran impacto en el medio ambiente. El cemento se utiliza para construir aceras, edificios, puentes, presas, tuberías, carreteras, canales, desagües pluviales y muchos otros productos. Aproximadamente una tonelada de cemento por persona en el planeta se produce cada año. ^{[ 1 ]} Aproximadamente el 5 % de las emisiones globales de carbono se generan en la fabricación de cemento.

La producción de cemento requiere grandes cantidades de materias primas y energía. El componente principal del cemento se llama clínker. El clínker consiste en terrones de escoria formados al calentar piedra caliza, bauxita y arena de mineral de hierro a 1460 ° C (2770 ^° F). La producción de clínker es muy intensiva en recursos. Producir una tonelada de clínker requiere un aporte energético de entre 3000 y 6000 MJ y aproximadamente 1,6 toneladas de materia prima. ^{[ 2 ]}

El proceso de fabricación de cemento se representa en el diagrama de flujo de la Figura 1. Los procesos que requieren aportes de energía se muestran en amarillo y los que requieren calor, en rojo. Los contaminantes emitidos durante la fabricación son partículas y gases como CO₂ _, SO₂ _y NOₓ _. Se pueden mezclar cenizas volantes de carbón, escoria o puzolanas con la materia prima. La adición de estos materiales opcionales reduce las emisiones.

El polvo de horno de cemento (CKD) es un subproducto de la fabricación de cemento. El CKD se recolecta mediante medidas de control de partículas, como filtrado y lavado. Por cada tonelada de clínker producida, se depositan en vertederos aproximadamente entre 300 y 400 libras de CKD. Algunos procesos alternativos de fabricación de cemento utilizan el CKD para la captura de carbono o su reciclaje en el flujo de materia prima. ^{[ 1 ]}

En muchas plantas modernas de fabricación de cemento, los residuos de otros procesos industriales se mezclan con la materia prima para modificar las propiedades del cemento. Esta práctica puede reducir el consumo de materias primas en la producción de cemento.

El secuestro de carbono consiste en la captura y el almacenamiento permanente y seguro del gas de efecto invernadero CO₂ _. La mayoría de los esfuerzos de secuestro se han centrado en el almacenamiento de CO₂ _en océanos, formaciones geológicas profundas y la biosfera terrestre. Sin embargo, el secuestro de carbono puede lograrse a menor escala durante la producción de cemento. Cuando el CKD se combina con CO₂ _, este último _se estabiliza. La principal ventaja de la carbonatación mineral es la formación de minerales carbonatados como la calcita (CaCO₃ ₎ y la magnesita (MgCO₃ ₎ , productos finales que se sabe que son estables en escalas de tiempo geológicas. ^{[ 3 ]}

Las evaluaciones del ciclo de vida (ACV) evalúan el impacto ambiental de un producto o proceso. La mayoría de las ACV evalúan el impacto ambiental a lo largo de todo el ciclo de vida (desde la cuna hasta la tumba) de un producto o proceso.

Las evaluaciones del ciclo de vida completo (desde la extracción de la materia prima hasta la eliminación del cemento) son complejas. En el caso del cemento, una evaluación de este tipo resulta especialmente difícil debido a sus múltiples usos finales, cada uno con un ciclo de vida único y, a menudo, complejo. Por lo tanto, las evaluaciones que se analizan aquí son estudios del ciclo de vida completo (desde la extracción de la materia prima hasta la salida de la fábrica). Estas evaluaciones analizan los impactos de la producción de cemento, desde la extracción de la materia prima hasta el envasado y el transporte. En consecuencia, el uso final y la eliminación del cemento no se incluyen en estas evaluaciones. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Todas las evaluaciones del ciclo de vida comparten el objetivo de evaluar el impacto ambiental de un producto o proceso e identificar los recursos necesarios para su producción, uso y desmantelamiento. A pesar de este objetivo común, existen diversas metodologías para alcanzarlo.

Huntzinger et al. realizaron un ACV de la cuna a la puerta del cemento y compararon los procesos tradicionales con procesos de fabricación alternativos. El ACV utilizó la siguiente metodología: ^{[ 1 ]}

1. Se determinó el alcance del proceso de producción de cemento que se iba a evaluar (los límites de control).
2. Se determinó el inventario de productos e insumos.
3. Se evaluaron los datos sobre el impacto ambiental encontrados en la literatura.
4. Se interpretaron los resultados y se hicieron sugerencias para mejorarlos.

Josa et al. realizaron un análisis comparativo de los impactos ambientales causados ​​por la producción de 16 productos de cemento en la Unión Europea. La metodología CML 1992 se utilizó en su evaluación de la cuna a la puerta. CML 1992 es un método orientado a problemas descrito en una publicación del Centro de Estudios Ambientales de la Universidad de Leiden. Las etapas de esta metodología fueron: ^{[ 4 ]}

1. Se elaboró ​​un inventario del ciclo de vida (ICV). Un ICV cuantifica los materiales utilizados, los contaminantes emitidos y la energía empleada durante la producción de un producto.
2. Se elaboró ​​una evaluación del impacto del ciclo de vida (EICV) para cada producto de cemento.
3. Se compararon y analizaron las ACV. ^{[ 4 ]}

La Tabla 1 muestra los contaminantes emitidos durante la producción de cemento. Nuevamente, la parte del ciclo de vida considerada abarca desde la extracción de la materia prima hasta el envasado y el envío. Los autores consideraron inconsistentes los resultados de los 16 productos de cemento evaluados. Se planteó la hipótesis de que estas inconsistencias se debían a una variación en las definiciones de los límites de control para cada producto. Para los fines de esta wiki, se promediaron los 5 resultados de productos más consistentes. Estos promedios representan 5 productos de cemento tipo I de la Unión Europea (UE). ^{[ 4 ]}

En la Tabla 1 se muestran los principales componentes emitidos durante la producción de cemento: CO₂ _, SO₂ _y NOₓ _. Las emisiones totales de gases de efecto invernadero provienen principalmente de CO₂ _. Las emisiones que contribuyen a la acidificación provienen principalmente de NOₓ _. Las emisiones por eutrofización se expresan en gramos de compuesto fosfático equivalente (PO₄ ₎ por kg de cemento. El polvo y el smog invernal se expresan en gramos de material particulado en suspensión por kg de cemento.

Los resultados de Huntzinger et al. ^{[ 1 ]} se muestran en la Tabla 2. La Tabla 2 muestra las puntuaciones de impacto ambiental para cuatro productos de cemento. Estas puntuaciones se utilizan para comparar las diferentes tecnologías; son un índice de los factores ambientales afectados por la producción de cemento. El uso de puzolanas como sustituto del clínker (cemento mezclado) reduce la puntuación de gases de efecto invernadero de 0,088 a 0,069. El reciclaje del polvo de horno de cemento (CKD) y el uso de CKD para la captura de CO2 tuvieron efectos menores en las puntuaciones de impacto ambiental.

Estas evaluaciones del ciclo de vida, desde la cuna hasta la puerta, pueden ser útiles en estudios adicionales. Estos resultados podrían emplearse en evaluaciones del ciclo de vida completo de usos finales específicos del cemento, por ejemplo, un análisis del ciclo de vida de pavimentos de hormigón. Comprender el impacto del cemento en cada etapa de su ciclo de vida es fundamental para contextualizar la producción futura de productos cementeros a nivel global. Se espera que estos estudios del ciclo de vida completo contribuyan a dicha comprensión y sean útiles para determinar nuevos mecanismos que reduzcan el impacto ambiental de la producción de cemento.

• Wikipedia: Evaluación del ciclo de vida
• Asociación de Cemento Portland
• Pensador concreto
• ¿Qué son los clínkeres de cemento?