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¿Hormigón decarbonizado? Carrera por un cemento sin emisiones

«Geografía» es una palabra compuesta con dos términos del griego clásico, y su significado literal, «escritura de la tierra», o aderezamiento del mundo, nos define como humanos. A través del urbanismo, nuestra especie trata de organizar el territorio, o «escribir la tierra».

Con la palabra geografía en mente, los arquitectos y académicos El Hadi Jazairy y Rania Ghosn han creado el estudio Design Earth, cuyo último proyecto es una novela gráfica especulativa sobre las principales altenrativas de geoingeniería, o modificación deliberada del clima terrestre para evitar las peores consecuencias del aumento de las temperaturas.

Cubierta de la novela gráfica «The Planet after Geoengineering

The Planet After Geoengineering recurre a la ciencia ficción especulativa para explorar los escenarios que seguirían a la aplicación de cinco estrategias de modificación climática a gran escala, y establece una genealogía del propio concepto de intervención climática, desde las máquinas de lluvia del siglo XIX a la gestión de erupciones volcánicas, pasando por los escenarios apocalípticos explorados por Estados Unidos y la Unión Soviética durante la Guerra Fría, dado el riesgo de un conflicto nuclear a gran escala.

Imitar fosilización, hielo ártico, volcanes, lluvia y polvo estelar

Los proyectos de geoingeniería mencionados en la novela gráfica conceptual son viejos conocidos de la comunidad científica y varios gobiernos estudian su viabilidad y posibles consecuencias no planeadas, o externalidades:

  • petrificación acelerada de dióxido de carbono: esta técnica consistiría en imitar un proceso que ocurre de manera natural en la naturaleza en largos intervalos de tiempo («tiempo geológico»), mediante el cual el dióxido de carbono y la materia orgánica se transforman en un cuerpo orgánico endurecido que puede almacenarse entre capas geológicas, proceso que permite la formación de combustibles fósiles y sedimentos petrificados (fósiles de animales y plantas);
  • mitigar la pérdida de hielo en el Ártico para que la reflexión de la luz solar se mantenga en el 80% (y evitar así el calentamiento del círculo polar ártico y sus depósitos de metano;
  • producir nubes artificiales: El Hadi Jazairy y Rania Ghosn mencionan el proyecto chino Sky Rain (Tianhe), o manipulación del clima mediante la siembra de nubes en el altiplano tibetano y crear hasta 10.000 millones de metros cúbicos de lluvia artificial con el uso de plantas que emitirían grandes cantidades de yoduro de plata (China experimenta con la técnica desde su uso en los juegos de Beijing en 2008 (a través de la Oficina de Modificación del Clima de Pekín);
  • emular el efecto de las grandes erupciones volcánicas sobre la atmósfera terrestre con la emisión de dióxido de azufre a través de «tormentas» artificiales, lo que aumentaría la reflexión de radiación solar hacia el espacio y reduciría la temperatura global; la última erupción volcánica que causó un efecto palpable a escala planetaria tuvo lugar en 1991, cuando el monte Pinatubo (Luzón, Filipinas) emitió 20 millones de toneladas de dióxido de azufre y redujo la temperatura global en 0,5 grados Celsius durante los dos años siguientes;
  • finalmente, la novela gráfica hace referencia a la propuesta situar nubes de polvo entre el sol y la tierra, en la posición de libración o punto de Lagrange L1 (punto entre la tierra y el sol que reduciría la incidencia de la radiación del astro sobre la superficie terrestre).

Geografía del futuro: una nueva manera de construir

A medida que conocemos con mayor detalle los efectos del cambio climático, tales como el recrudecimiento de los eventos de clima extremo, se perfilan dos propuestas de acción difíciles de aplicar y controvertidas:

  • reducir radicalmente las emisiones de CO2 para mitigar el aumento de las temperaturas (que no deberían superar 1,5 grados Celsius si se quieren evitar grandes transformaciones de la biosfera);
  • o recurrir a la ingenuidad humana para bloquear el aumento de las temperaturas o incluso reducirlas, a través de proyectos de geoingeniería cuyas consecuencias serían tan imprevisibles como los sistemas complejos que, por ejemplo, regulan las condiciones meteorológicas en el planeta al nivel de la troposfera (la capa de la atmósfera en contacto directo con nuestra acción, situada entre 6 y 20 kilómetros de altitud).

Difuso y diferido en el tiempo, el problema climático no puede «resolverse» de manera tajante y los acuerdos consensuados en las sucesivas cumbres climáticas apenas tratan de mitigar los peores escenarios. De ahí que investigadores y gobiernos inviertan, de manera más o menos velada, en experimentos y modelos que permitan conocer con mayor detalle los efectos de distintos planes de geoingeniería.

Distintas propuestas de geoingeniería

Reducir radicalmente las emisiones de CO2 antropogénicas implica transformar procesos de otras épocas: la manera de crear energía, de producir alimentos y alimentarse, de viajar, de construir.

Un impacto muy superior a sus ventajas

Entre las iniciativas de carácter privado que prometen causar un impacto deseado sobre las emisiones de la actividad humana, destacan los productores de alternativas populares a los alimentos con mayor impacto, como el consumo (al alza en los países emergentes) de carne roja, y la construcción con el material que más usamos: el cemento.

El cemento es el material fabricado por el ser humano más usado de la historia; sólo hay un recurso sobre el que actuamos con todavía mayor voracidad, si cabe, el consumo de agua potable. Pese a su impacto, el tamaño del mercado global de cemento —su actividad generó 687.000 millones de dólares en 2021— es inferior a la capitalización bursátil de las principales empresas tecnológicas de Estados Unidos y China (la capitalización bursátil de Tesla es de 632.000 millones de dólares, apenas una cuarta parte de los 2,42 billones —trillones en el mundo anglosajón— de capitalización bursátil de Apple).

Pese a su relativa insignificancia económica en el mundo, el impacto del cemento sobre las emisiones es colosal: esta industria emite más de 2.600 millones de toneladas de CO2 anuales, o alrededor del 6% de todas las emisiones derivadas de la acción humana: si fuera un país, la industria del cemento sería el cuarto mayor emisor tras China, Estados Unidos e India, y por delante de Rusia y Japón.

¿Es posible un cemento sin emisiones?

Lograr una alternativa al cemento de escaso impacto tendría, por tanto, unos efectos a medio plazo sobre el planeta propios de la geoingeniería o de la mitigación de emisiones a gran escala, y esta constatación atrae a inversores desde hace unos años para crear un material que conserve (o incremente) las ventajas del cemento y carezca de sus desventajas.

Varias empresas del sector han anunciado en las últimas décadas el Santo Grial del sector: un cemento capaz de absorber CO2 y no sólo compense las emisiones derivadas de su producción, sino que se convierta en sumidero a largo plazo de gases con efecto invernadero. Dos cementeras europeas, la suiza Holcim y la alemana HeidelbergCement, trabajan en una alternativa a gran escala.

Pero estas dos metas, absorber CO2 y producir cemento sin crear las colosales emisiones de la actualidad, se habían probado ilusorias.

Hace unos años, investigadores del Imperial College de Londres crearon Novacem, firma que esperaba crear la ansiada alternativa al cemento Portland, principal ingrediente del hormigón, sustituyéndolo con un nuevo material a partir de óxido de magnesio. Pese a las promesas de la técnica, Novacem no logró atraer el capital necesario para establecerse a una escala suficiente.

Entre la esperanza y el «greenwashing»

En Estados Unidos, varias firmas de capital riesgo apoyan distintos proyectos empresariales para dar con lo más próximo a un «cemento verde» sin que esta nomenclatura no caiga en el oxímoron o en la falacia, o «greenwashing».

Por ejemplo, Ian Riley, director de la World Cement Association, destaca que el sector ha reducido las emisiones en relación con el material usado en torno a una quinta parte con estrategias como el uso de hornos de cemento más eficientes y con un uso energético más limpio y una reducción paulatina del uso del principal componente del cemento Portland: el clínker (material formado tras calcinar caliza y arcilla a altas temperaturas).

La dificultad para reducir las emisiones del sector radica en la propia composición química del cemento, pues el proceso para crear clínker depende de un diseño de altos hornos («kiln») que requiere grandes cantidades de energía, mientras el propio recalentamiento de la piedra caliza usada como ingrediente se caracteriza por emitir grandes cantidades de CO2 a medida que se descompone y transforma su propia estructura molecular. Como consecuencia, se emiten 6 toneladas de CO2 por 10 toneladas de cemento producido.

Futuro del hormigón

La apuesta va en serio y Breakthrough Energy (fondo tras el que se encuentra Bill Gates), Climate Pledge Fund (Amazon) y John Doerr de Kleiner Perkins, entre otros, han invertido 100.000 millones de dólares para dar con una versión económica de cemento de bajo impacto.

Jonah Goldman, director ejecutivo de Breakthrough Energy (que ha invertido en tres empresas que persiguen el nuevo material, Solidia, CarbonCure and Ecocem), cree que la industria del cemento representa un problema técnico contemporáneo a gran escala que hay que resolver:

«Hay distintas maneras de afrontarlo, al tratarse en principio de un problema tan difícil de atajar. Se trata de un producto inherentemente emisor de gases con efecto invernadero».

Este fatalismo de la industria deriva de la propia naturaleza del proceso, propio de un momento histórico, la segunda mitad del siglo XIX, en el que el mundo industrializado inició la Segunda revolución industrial con el uso intensivo de combustibles fósiles en altos hornos y la gran invención de la época, el motor de explosión.

En 1991, el monte Pinatubo (Luzón, Filipinas) emitió 20 millones de toneladas de dióxido de azufre y redujo la temperatura global en 0,5 grados Celsius durante los dos años siguientes

Los expertos entrevistados por el Financial Times coinciden en que la industria podría reducir sus emisiones relativas (emisiones por material consumido) un 30% más optimizando los métodos ya conocidos, pero el material que conocemos como cemento no podría, por su propia naturaleza, aspirar a la neutralidad de carbono.

Con respecto al 70% restante de las emisiones que no podrían reducirse con la técnica actual, los expertos creen que la única manera de reducirlas consiste en transformar profundamente los procesos que definen la industria.

Sumideros de carbono inesperados

Bryan Kalbfleisch, consejero delegado de la empresa de la firma de Nueva Jersey Solidia, apuesta por producir una alternativa al cemento que logra sus propiedades al aplicar CO2 en una cámara, lo que hace del cemento resultante un sumidero de dióxido de carbono.

«El hormigón de Solidia se activa con CO2; usa muy poca agua en el proceso de producción, si lo comparamos con el hormigón tradicional. Entre el 3% y el 5% del peso del producto final es carbono solidificado».

Rob Niven, consejero delegado de la firma canadiense CarbonCure, cree que su empresa puede liberar de la atmósfera hasta 500 millones de toneladas de C02 al año. CarbonCure ha desarrollado una máquina que inyecta CO2 al hormigón durante la mezcla de cemento, agua y arena, logrando dos cometidos: el almacenamiento permanente de gases con efecto invernadero; y un material más resistente.

CarbonCure ha desarrollado la máquina gracias a la inversión de Mitsubishi, Microsoft y Amazon; la firma pretende lograr lo indecible: convertir el CO2 utilizado en la sustancia que aporta el valor añadido a un material esencial en el sector de la construcción y la obra civil.

Geoingeniería de los materiales

CarbonBuilt, una firma surgida a partir del trabajo de investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles, ha creado bloques de hormigón que usan materias primas menos contaminantes, las cuales logran la rigidez deseada mediante un proceso de inyección de CO2 procedente del gas de combustión.

Según estos ejecutivos, la dificultad para transformar el sector del cemento no es tecnológica, sino una cuestión de costes: los más de 20 proyectos piloto en marcha para comprobar el coste y prestaciones de distintos procesos que crean cemento con CO2 entre sus ingredientes, no pueden competir en costes con el cemento tradicional.

Madera petrificada, o sedimentación de la materia orgánica fruto de un lento proceso (tiempo geológico)

¿Quién está dispuesto a pagar más por un material que se impuso en el mundo de la construcción por su sorprendente ratio de coste/prestaciones en comparación con alternativas más costosas como el metal y la madera?