Green Lime: Reduciendo las emisiones de carbono en la industria de materiales de construcción

La cal es un componente clave en la fabricación de cemento y puede utilizarse tanto en enlucidos interiores como exteriores. Sin embargo, la producción de este material de construcción genera importantes emisiones de dióxido de carbono. Con el objetivo de reducir este impacto, investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos (IKTS), en Hermsdorf (Turingia), desarrollan un reactor de membrana que permitirá producir cal climáticamente neutra al tiempo que recupera nuevas materias primas.

La nueva planta desarrollada por Fraunhofer IKTS busca dar respuesta a uno de los principales desafíos de la industria de los materiales de construcción, responsable de aproximadamente una cuarta parte de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. En particular, la fabricación de cemento y cal requiere un elevado consumo energético y genera importantes emisiones de CO2: los gases de escape de las plantas de cemento contienen hasta un 33 % de este gas, mientras que en las plantas de cal suelen superar el 40 %.

Uno de los principales retos del proceso reside en la calcinación de la cal, una etapa imprescindible para su uso como material de construcción y responsable de la mayor parte de las emisiones generadas durante su fabricación. Por ello, lograr una producción climáticamente neutra no pasa únicamente por sustituir el combustible o emplear hornos eléctricos, ya que una parte del CO2 se libera del propio material durante el proceso.

Los investigadores de Fraunhofer IKTS, en Hermsdorf, trabajan en una solución para reducir las emisiones asociadas a la producción de cal. En el marco del proyecto Green Lime, el equipo desarrolla, junto a sus socios, una planta destinada a producir cal climáticamente neutra, según explica el químico Benjamin Jäger, responsable del proyecto.

La tecnología se basa en capturar el CO2 generado durante la calcinación de la cal, en lugar de liberarlo a la atmósfera. Para ello, el sistema emplea hidrógeno verde para producir metano a partir del CO2, que posteriormente se descompone mediante pirólisis en hidrógeno y carbono elemental, también conocido como negro de carbono.

El proceso combina un reactor de membrana desarrollado específicamente para este fin con un horno eléctrico sellado, donde el CO2 liberado durante la calcinación es capturado. A continuación, el hidrógeno se introduce en el reactor mediante un sistema de dosificación controlado por presión para favorecer la reacción catalítica que genera metano.

Posteriormente, el flujo de producto se seca y se somete a pirólisis, descomponiendo el metano en hidrógeno y carbono. El carbono elemental obtenido puede destinarse, por ejemplo, a la industria química o utilizarse como fertilizante en la agricultura, mientras que el hidrógeno liberado se recircula de nuevo en la planta. “Nuestra tecnología no solo nos permite reducir drásticamente las emisiones en la planta de cal, sino también recuperar nuevas materias primas”, resume Benjamin Jäger. “Operamos según el enfoque de captura y utilización de carbono (CCU), es decir, capturamos CO2 de gases de escape industriales o del aire para reutilizarlo como materia prima.”

Hasta la fecha, los responsables políticos solo reconocen como medidas de descarbonización la eliminación del CO₂ del ciclo del carbono y su almacenamiento a largo plazo. En este contexto, Benjamin Jäger reclama una mayor concienciación sobre el potencial medioambiental de las tecnologías que utilizan el carbono dentro del propio ciclo de procesos. A su juicio, esta es la única forma de garantizar que las industrias en las que las emisiones de carbono son inevitables puedan avanzar hacia una actividad respetuosa con el clima a largo plazo.

El concepto del reactor ya ha sido probado con éxito por el socio del proyecto HySON – Institut für Angewandte Wasserstoffforschung Sonnenberg gGmbH, mientras que Johann Bergmann GmbH & Co. ha desarrollado el nuevo horno eléctrico del sistema. El siguiente paso será implementar la tecnología a escala industrial junto con socios industriales. El proyecto Green Lime ha recibido financiación del Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio de Alemania (BMFTR).

Según Jäger "Nuestro reactor de membrana se basa en las áreas principales de especialización de Fraunhofer IKTS en desarrollo de materiales, diseño de plantas e integración de sistemas. Esta tecnología ofrece perspectivas prometedoras no solo para la producción de cal, sino también para campos como la gestión de residuos y la industria del cemento”.