Los materiales de cemento son un sustancial e ignorado "sumidero" de carbono

Dirigido por el Grupo de Cuentas y Datos de Emisiones de China (CEADs, por sus siglas en inglés), un equipo internacional de científicos liderado por el profesor Dabo Guan, de UEA, encontró que el proceso de carbonatación natural de los materiales de cemento representa un gran y creciente "sumidero" de CO2.

Aunque las directrices del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) para los inventarios de emisiones proporcionan métodos para cuantificar las emisiones de CO2 durante el proceso de producción del cemento, no consideran el carbono absorbido a través de la carbonatación del cemento.

La carbonatación es un proceso lento que tiene lugar durante todo el ciclo de vida de los materiales a base de cemento. A medida que pasa el tiempo, el CO2 se propaga en los poros y desencadena una reacción química, comenzando en la superficie y moviéndose gradualmente hacia el interior.

Utilizando nuevos datos de encuestas de campo en China y datos y estudios existentes sobre el material de cemento durante su vida útil, demolición y uso secundario de residuos de hormigón, los investigadores modelaron la absorción regional y global de CO2 atmosférico entre 1930 y 2013.

Los hallazgos, publicados este lunes en la revista 'Nature Geoscience', indican que el cemento almacenado existente en todo el mundo absorbe aproximadamente mil millones de toneladas de CO2 atmosférico cada año. Los investigadores se centraron en cuatro materiales de cemento --hormigón, mortero, residuos de cemento de construcción y polvo de horno de cemento-- en China, Estados Unidos, Europa y el resto del mundo.

UNA ABSORCIÓN QUE COMPENSA EL 43 POR CIENTO DE LAS EMISIONES

Se estima que se han reabsorbido 4,5 gigatoneladas de carbono (GtC) en cemento carbonatado de 1930 a 2013, compensando el 43 por ciento de las emisiones de CO2 resultantes de la producción de cemento durante el mismo periodo, sin incluir las emisiones asociadas con el uso de combustibles fósiles durante la producción de cemento. Se calcula que el 44 por ciento de las emisiones de cemento producidas cada año entre 1980 y 2013 ha sido compensado por el sumidero anual de cemento.

El proceso de emisiones de CO2 procedentes de la producción de cemento representa aproximadamente el 90 por ciento de las emisiones mundiales de CO2 de todos los procesos industriales y el 5 por ciento de las emisiones mundiales de CO2 de los procesos industriales y la quema de combustibles fósiles combinados.

El profesor Guan, principal autor del estudio y profesor de economía del cambio climático en la Escuela de Desarrollo Internacional de la UEA, señala que el tamaño total del sumidero de cemento entre 1930 y 2013 resultó significativo para el ciclo global del carbono.

"El cemento existente es un sumidero de carbono grande y pasado por alto, y los futuros inventarios de emisiones y los presupuestos de carbono pueden mejorarse al incluir esto", dice Guan. "Además, los esfuerzos para mitigar las emisiones de CO2 deberían priorizar la reducción de las emisiones de combustibles fósiles sobre las emisiones de los procesos de cemento, dado que el cemento producido implica crear un sumidero de carbono asociado", añade.

"Sugerimos que si la tecnología de captura y almacenamiento de carbono se aplica a las emisiones del proceso de cemento, los cementos producidos podrían representar una fuente de emisiones negativas de CO2", afirma. Los responsables políticos podrían investigar formas de aumentar la integridad y la tasa de carbonatación de los residuos de cemento, por ejemplo, como parte de un mejor sistema de meteorización, para reducir aún más el impacto climático de las emisiones de cemento".

Antes de 1982, la mayor parte de la captura de CO2 se producía en Europa y Estados Unidos, por el antiguo sumidero de carbono del cemento para la construcción y la infraestructura construida durante las décadas de 1940 y 1950. Desde 1994, los materiales de cemento utilizados en China han absorbido más CO2 que otras regiones juntas, debido a su rápido aumento en la producción de cemento.

EL MORTERO Y EL HORMIGÓN, PRINCIPALES CAPTURADORES DE CO2

El mortero de cemento capturó la mayor cantidad de carbono, aunque sólo se utiliza aproximadamente el 30 por ciento del cemento en la mezcla. Esto se debe a que se aplica con frecuencia en finas capas decorativas al exterior de las estructuras de los edificios, con áreas de exposición más altas al CO2 atmosférico y, por lo tanto, una mayor capacidad de carbonatación.

A pesar de un área de exposición relativamente menor y, por lo tanto, una menor tasa de carbonatación, el cemento de hormigón es el segundo mayor contribuyente al sumidero de carbono, ya que aproximadamente el 70 por ciento de todo el cemento producido se utiliza en hormigón.

Los investigadores también destacan los efectos legados de la acumulación de 'stock' de cemento. En promedio, entre 2000 y 2013, el 25 por ciento del carbono capturado cada año fue absorbido por los materiales de cemento producidos más de cinco años antes y el 14 por ciento fabricado más de 10 años antes.

La demolición provoca un aumento en las tasas de carbonatación exponiendo superficies grandes y frescas. Debido a que la vida media de servicio de las estructuras en China es de 35 años, más corta que la media de 65-70 años en Estados Unidos y Europa, la facturación del cemento con respecto a la carbonatación ha ido aumentando con el tiempo, acelerando la absorción de CO2.

Entre 1990 y 2013, la absorción anual de carbono ha aumentado rápidamente en un promedio de 5,8 por ciento al año, a medida que el 'stock' de edificios y la infraestructura de cemento aumenta, envejece, se demuele y se elimina. Esto es ligeramente más rápido que las emisiones del proceso de fabricación de cemento durante el mismo periodo, en promedio 5,4 por ciento al año.

Dada la demolición esperada, la eliminación de desechos y la reutilización de los materiales de cemento de la gran cantidad de estructuras de hormigón e infraestructura construida en el último medio siglo, y el consumo de cemento aún creciente en China y otros países en desarrollo, se prevé que aumentará en el futuro.