Miremos donde miremos, probablemente muchos vemos cemento. Al menos yo, mientras escribo esto, tengo cemento alrededor y veo un edificio del mismo material frente a mí, el mismo que está ahí todos los días que vengo a la oficina (afortunadamente no se mueve... tanto).
La industria del cemento, ese material que se usa para construir calles, edificios, casas, puentes y túneles, es la tercera de mayor impacto ambiental del mundo, después de los combustibles fósiles y de la explotación de la tierra.
Un grupo de investigadores de Ingeniería y Gestión de la Construcción de la Universidad Católica de Chile, logró casi disminuir su impacto medioambiental, innovando al mezclarlo con relaves mineros de cobre. Hablamos con el profesor a cargo de la investigación, Mauricio López, para contarte todos los detalles de esta fantástica innovación chilena.
¿Cuál es el problema con el cemento?
Para entender este invento, tenemos que adentrarnos tanto en la industria del cemento como en la minera.
El cemento es una poderosa industria global cuyo negocio asciende, según la consultora CW Research, a unos US$300.000 millones anuales (equivalentes a 204.240.000.000 pesos chilenos). Eso principalmente porque es el material más básico de construcción; con él se produce el hormigón para las construcciones de nuestra civilización. El problema es que, para producirlo, se necesitan altas temperaturas (casi 1.400°C), lo cual significa quemar combustibles fósiles, lo que, a su vez, emite altas cantidades de dióxido de carbono (CO2) a nuestra atmósfera. A eso también se suman los gases emitidos en el resto del proceso, que son aún mayores.
Así, cada tonelada de cemento genera casi una tonelada de CO2, y la industria termina emitiendo entre el 5 y el 8% de las emisiones globales de CO2 producidas por el ser humano.
¿Y qué hay del cobre?
Por el otro lado, tenemos la minería del cobre, eje central hoy del desarrollo económico de Chile. Tan solo el 2017, se produjeron 5.503 millones de toneladas.
Producirlo es complejo, ya que requiere procesar la roca mineralizada que se extrae de la mina, la cual tiene un porcentaje muy bajo de cobre puro. El relave minero del cobre, en este caso, es el desecho, todo lo que hay en la roca que no es el apetecido metal. Por cada kilo del metal puro, se generan 199 kilos de relave (según datos entregados por López), que quedan con restos mínimos de cobre.
Este video puede ayudarnos a entender mejor esto:
Como se explica en el video, lo que se hace con el relave es ponerlo en depósitos. Algunos tienen aún ciertos porcentajes de cobre, por lo que muchos productores no quieren desecharlos. Pero también hay relaves que tienen porcentajes de arsénico o sulfatos que no los hacen seguros para las personas, por lo que, para colocarse en depósitos, deben generarse una serie de capas (geotextiles) que evitan que permee el material a las capas subterráneas. Porque es un residuo que, si bien no es tóxico, tiene riesgos. Pero estos están regulados y, siempre que se cumpla la normativa vigente en su gestión, no debiera ser problema.
“En este minuto, eso es un tremendo desafío para la minería, porque se tienen que conseguir permisos ambientales para hacer estos depósitos”, señaló el ingeniero. “Nosotros nos pusimos a trabajar para ver la posibilidad de darle un uso a estos relaves”.
¿Y si mezclamos el cemento con el relave de cobre?
En ciertas ocasiones, la industria del hormigón ha utilizado el relave de cobre, reemplazándolo por ciertas cantidades muy menores de cemento; alrededor de 30 kilos por cada metro cúbico de hormigón, cuyo peso total es de 2.500, según datos entregados por López.
Por si no sabes, el hormigón se hace con cemento, agua, piedras y arena, revueltos con algunos otros ingredientes menores.
“El foco de nuestra investigación fue tratar de expandir el uso de estos relaves, tratando de despertarles cierta capacidad cementante para que aportaran, al igual que el cemento, al hormigón”, dijo López. “No puede reemplazarlo totalmente, ya que el relave no endurece el hormigón, pero sí juntos crean una sinergia”.
Para eso hicieron al relave distintos tratamientos físicos (molienda para tratar de llevarlo a partículas muy pequeñas) y químicos (de calentamiento a temperaturas intermedias, entre 500 y 800°C, transformando su microestructura y fases mineralógicas). Así, lograron mejorar su desempeño mecánico y despertar su capacidad de endurecerse, como el cemento.
“Con esto logramos que este ingrediente ya no fuera como un polvo inerte, sino que realmente generara el doble de resistencia mecánica, que es lo que necesita el hormigón”, señaló el ingeniero. De esta forma, se puede poner mucho más relave dentro del hormigón, sin perjudicar en nada las propiedades de este. ¿Y cuánto lograron reemplazar?
“Nosotros llegamos a reemplazos tan agresivos como el 40% del cemento. Y este, dentro del hormigón, es el principal ingrediente, tanto en costos económicos, ambientales y energéticos. Entonces reemplazar cerca de la mitad del cemento, es súper buena noticia”, celebró.
De esta misma forma, la huella de carbono generada por la producción de hormigón se reduce en un 40%. Y a pesar de que este nuevo tratamiento de los relaves no es libre de emisiones (porque hay que molerlos y calentarlos), las faenas son mucho menos contaminantes, porque las temperaturas son más bajas y la molienda mucho más simple.
“Las estimaciones y cálculos respecto a esto todavía las estamos trabajando, pero esperamos que la huella de estos relaves activados sea a lo más un 15-20% de lo que es la huella de carbono del cemento”, nos dijo.
Lo que se viene para los investigadores
Uno de los desafíos para el grupo de investigadores ahora, es ir instalando la idea de que el relave de cobre no es un desecho, sino que un subproducto de la minería. “Eso lo categoriza, en términos legales, de manera bien distinta. El manejo y manipulación de residuos tiene una serie de alertas sanitarias que pueden impedir que el proyecto se realice”, nos contó el investigador.
Lo segundo es encontrar cercanía geográfica entre los centros de producción de relave y los centros de consumo de hormigón, porque sino el traslado del producto aumenta su huella de carbono muchísimo.
Y lo último, es seguir proponiendo otros tratamientos físicos y químicos para el relave, además de investigar sobre la inmovilización de sus posibles elementos tóxicos, para asegurar que no haya riesgo para la salud. “Todos los resultados que hemos tenido hasta el minuto son muy auspiciosos, pero obviamente hay un riesgo”, aclaró López.
Además, agregó que ya se están empezando a ver si hay mineras interesadas en usarlo e implementarlo.
A innovar
A diferencia de la industria energética, que ha ido desarrollando fuentes renovables, la industria del cemento no. El que hoy utilizamos es bastante similar al que se inventó en 1840, aproximadamente, nos dijo el profesor.
“Se ha innovado en procesos para hacerlo más eficiente y mejorar su rendimiento, pero todavía la industria ha incorporado poca innovación”. Eso se torna relevante considerando que es un producto que sigue teniendo una alta y creciente demanda a nivel mundial.
Eso deja abierta la oportunidad para innovar y buscar soluciones que, como esta, reduzcan la huella de carbono de las industrias más contaminantes.
¿Crees que esta innovación podría revolucionar la industria del hormigón?
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