# Anexo B: Ejemplos de descarbonización del sector industrial
# Producción de cemento
Hoy en día, la producción de cemento representa alrededor del 6 % de las emisiones mundiales de CO2. Aproximadamente el 60 % de estas emisiones se producen a partir de la conversión del carbonato de calcio en óxido de calcio. El 40 % restante surge de la combustión de los combustibles fósiles para calentar los hornos donde se realiza la calcinación, que necesita una temperatura de hasta 1600 °C (Hasanbeigi, 2019). Por lo tanto, para eliminar las emisiones del cemento se requiere que se produzcan dos cambios en el proceso: uno que aborde las emisiones de la transformación química y otro que sustituya la fuente de calor actual por una opción libre de emisiones.
Las opciones para descarbonizar la energía necesaria para el calor en la producción de cemento incluyen:
La conversión de combustibles fósiles a biocombustibles o biomasa, lo cual solo requeriría una modesta readaptación del horno. Sin embargo, las diferentes fuentes de biocombustible o biomasa probablemente requerirían diferentes modificaciones y es posible que estas fuentes varíen según la ubicación.
La conversión a hidrógeno requeriría una amplia adaptación del horno debido a las diferencias en las características de combustión y la transferencia de calor entre los quemadores de hidrógeno y los de combustibles fósiles. Es necesario seguir investigando para desarrollar un horno de cemento capaz de utilizar hidrógeno como combustible.
La captura y almacenamiento de carbono (CCS) aplicada a los gases de escape de los hornos de cemento. También se podría utilizar esto para capturar el CO2 que se produce a partir de la calcinación de la piedra caliza. Ahora bien, esta solución requeriría un aumento del coste de capital inicial y es posible que muchas sitios no dispongan de lugares adecuados para el almacenamiento o el uso del CO2 en las cercanías.
Las opciones para descarbonizar las emisiones de la transformación química en la producción de cemento incluyen:
Como se destacó con anterioridad, la aplicación de la CCS para capturar CO2 de la calcinación de la piedra caliza.
El reemplazo de algunos de los componentes del cemento, como el carbonato de calcio o los aglutinantes, con material alternativo que no emita CO2. De todos modos, es posible que esta solución no sea adecuada para todas las aplicaciones, ya que el cambio de los componentes puede modificar las características físicas del hormigón de forma inaceptable para algunas aplicaciones.
En resumen, el desafío de eliminar las emisiones de CO2 de la producción de hormigón es que debe haber soluciones para el CO2 que se libera en la reacción química que forma el cemento, como así también en la energía utilizada en la producción del cemento. Además, aunque hay soluciones para cada fuente de emisión, pueden ser necesarias dos soluciones distintas y algunas soluciones pueden acabar afectando la calidad del producto final, lo que puede hacer que no sea apto para determinadas aplicaciones. Por último, es poco probable que cualquiera de las soluciones sea una solución universal para todas las regiones del mundo. Cuando se combinan, estos desafíos presentan un reto muy difícil para lograr descarbonizar la fuente del 6 % de las emisiones a nivel mundial.
# Producción de acero
La producción de acero representa entre el 7 % y el 9 % de las emisiones mundiales GEI (worldsteel, 2020a). En la actualidad, el acero se suele producir al calentar el mineral de hierro a unos 1200 °C en un alto horno de carbón. El carbón no solo sirve como fuente de energía para el calor, sino que su uso es también crítico en la formación del acero, ya que actúa como reductor en la conversión del mineral de hierro en acero. Por lo tanto, eliminar las emisiones de CO2 del acero probablemente no sea tan sencillo como suministrar calor con una fuente de energía libre de carbono[1]; más bien, si hay que sustituir el carbón, es necesario encontrar también un nuevo agente reductor.
Las opciones potenciales para la descarbonización del acero incluyen:
La utilización de biomasa como sustituto del carbón como combustible y reductor. Se necesitaría alguna modificación del alto horno para la biomasa y habría que eliminar los posibles contaminantes de la biomasa. Sin embargo, la diversidad de tipos de biomasa y su disponibilidad pueden requerir soluciones diferentes para distintos lugares del mundo.
La utilización de la CCS en el proceso actual de fabricación del acero. Esta opción requeriría alguna modificación del alto horno para permitir la captura de emisiones. Este proceso también supondría un aumento del coste del capital inicial y podría no ser adecuado para lugares sin opciones de almacenamiento o utilización de CO2.
El uso de un horno de arco eléctrico (Electric arc furnace, EAF) e hidrógeno como reductor, llamado proceso de hierro de reducción directa (Direct reduced iron, DRI). La electricidad que se utiliza para el EAF no tendría que contener carbono y el hidrógeno tendría que provenir de fuentes sin emisiones o con cualquier emisión capturada para que el acero esté libre de carbono. Actualmente existen numerosos programas de investigación e incluso alguna producción comercial de acero que utiliza esta opción, aunque, hoy en día, el acero que se produce con DRI es más caro que el que se produce con el proceso tradicional.
El uso de un horno de arco eléctrico para fundir chatarra de acero con el fin de producir acero nuevo. Se calcula que en 2030 toda la demanda mundial de acero nuevo podría satisfacerse, en teoría, solo con chatarra (worldsteel, 2020b). Ahora bien, si la chatarra resultara insuficiente para la demanda, esta opción no descarbonizaría la producción de acero en su totalidad.
Como ocurre con el cemento, la descarbonización del acero requiere no solo la descarbonización de la fuente de energía que se utiliza para producirlo, sino también la sustitución de un componente clave de la transformación física del material. Y las posibles soluciones tampoco pueden ser de carácter universal. Por lo tanto, la descarbonización del acero puede requerir múltiples soluciones para que las distintas regiones tengan la opción de elegir la solución que mejor se adapte a sus recursos.
Hay que tener en cuenta que existe una posible excepción si se utiliza la chatarra del acero o la captura, uso y almacenamiento de carbono (CCUS), como se indica en las opciones de descarbonización del acero. ↩︎