Hacer cemento a partir de electricidad reduce las emisiones de carbono

A Técnica limpia, tendemos a centrarnos en los vehículos eléctricos, desde pequeños microcoches urbanos hasta superpotentes coches deportivos. ¿Por qué no? El sector del transporte representa más de un tercio, el 37% según la AIE, de todas las emisiones de carbono. Pero eso significa que casi dos tercios de las emisiones de carbono provienen de otras fuentes, como el cemento, que es responsable de alrededor del 8 % de las emisiones globales de carbono. En otras palabras, la revolución de los vehículos eléctricos es vital, pero incluso si todos los vehículos en la Tierra (automóviles, camiones, aviones y barcos) funcionaran con electricidad, nuestro planeta aún se calentaría demasiado para sustentar la vida humana.

Yet-Ming Chiang es un reconocido profesor de ciencia de los materiales en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Es fundador o cofundador de varias empresas de tecnología limpia, como American Superconductor Corporation, A123 Systems, Desktop Metal, Form Energy y 24M Technologies.

Leah Ellis se enamora del hormigón

La gente siempre pregunta a los jóvenes «¿Qué quieres ser cuando seas grande?» Es una investigación bien intencionada, pero es autolimitante, ya que se crean nuevas carreras todo el tiempo. A menudo, las ocupaciones que elegimos ni siquiera eran una cosa cuando nos hicieron esa pregunta. ¿Quién en 1980 hubiera dicho “Quiero hacer robots que usen inteligencia artificial” o “Quiero diseñar autos eléctricos para Tesla” o “Quiero escribir un blog sobre tecnología limpia”?

Leah Ellis comenzó su educación universitaria en la Universidad de Dalhousie en Halifax, Nueva Escocia en 2007 con especialización en química. Dalhousie te puede sonar familiar. Aquí es donde Jeff Dahn estableció un equipo de investigación de baterías de renombre mundial. También es consultor de Tesla. De hecho, cuando Ellis se graduó en 2011, tomó un trabajo en Tesla, pero después de unos meses decidió regresar a Halifax para realizar su doctorado.

Luego vino el evento que la impulsó a una nueva carrera, que nunca podría haber imaginado cuando comenzó la universidad. Ellis solicitó y ganó una prestigiosa beca posdoctoral de Banting que le garantizaba el salario de dos años para trabajar con quien quisiera. Eligió a Yet-Ming Chiang.

En una entrevista con CNBCEllis dijo que comenzó a trabajar con Chiang en 2018, justo después de que cofundó Form Energy, una empresa de baterías de larga duración, con otro exempleado de Tesla, Mateo Jaramillo. En ese momento, Chiang estaba pensando en la abundante energía intermitente que se generaba a partir de fuentes de energía renovables como el viento.

«A veces, la gente te pagará para que les quites energía de las manos», dijo Ellis. “En lugar de poner esa energía en una batería, ¿qué pasaría si pudiéramos usar esta energía renovable barata para producir algo que de otro modo sería intensivo en carbono? Y luego, primero en la lista de cosas intensivas en carbono: es concreto.

El cemento es un ingrediente necesario en el hormigón, que es la piedra angular de la construcción y la infraestructura global. Es barato, fuerte y duradero. Cada año se producen cuatro mil millones de toneladas de cemento según un informe de 2023 de la consultora de gestión McKinsey. El valor de mercado fue de $ 323 mil millones en 2021 y se espera que alcance los $ 459 mil millones para 2028, según SkyQuest Technology Consulting.

Convirtiendo piedra caliza en hormigón

El cemento se fabrica tradicionalmente triturando materias primas como piedra caliza y arcilla y mezclándolas con hierro y cenizas volantes. Luego, la mezcla se coloca en un horno que calienta la mezcla a 2700 ° F. Hay dos fuentes de dióxido de carbono que vienen con ella. En primer lugar, la reacción química que tiene lugar en el interior del horno libera grandes cantidades de ellos. En segundo lugar, quemar combustibles fósiles para calentar el horno también libera muchas cosas.

A Chiang se le ocurrió la idea de electrificar la producción de cemento y encargó a Ellis que explorara las posibilidades. «Está muy ocupado, así que dijo: ‘Imagínense'», dijo Ellis. CNBC. Así lo hizo. En 2020, Ellis y Chiang cofundaron Sublime Systems para refinar y expandir el proceso electroquímico que crearon para fabricar cemento. A Ellis le gusta describir lo que están haciendo como el desarrollo del «vehículo eléctrico para la producción de cemento».

“Creo que es más fácil para el profano entender cómo tomamos ese proceso de alta temperatura impulsado por fósiles y lo reemplazamos con algo que funciona con electrones. Y estamos usando electrones para impulsar estas reacciones químicas. Esto sucede a una temperatura ambiente por debajo del punto de ebullición del agua”, dijo, y ese es un diferenciador clave.

Ellis dijo que no sabía mucho sobre cemento cuando Chiang le pidió que se enfocara en cómo hacer cemento bajo en carbono. Empezó leyendo Wikipedia y libros de texto. Luego trabajó con otro doctorado. estudiante que realiza investigaciones que luego se publican en artículos de revistas científicas sobre el tema. Esto condujo a la idea de lo que está haciendo Sublime ahora, y ha seguido refinando ese concepto desde entonces. «Y básicamente no se han detenido», dijo Ellis. CNBC. «Han pasado cinco años».

La química se puede utilizar para efectuar cambios, dijo Ellis. “Tiene mucho poder creativo para hacer que las cosas sucedan en el mundo real. Es casi como magia. Si trabajas muy duro en ello, puedes crear cosas que hagan del mundo un lugar mejor. Y usar electricidad para reemplazar los combustibles fósiles es algo que debe suceder para controlar las emisiones de carbono. «Creo que la mejor manera de evitar los combustibles fósiles es usar electrones», dijo Ellis. CNBC.

«La forma electroquímica suele ser más eficiente», dijo. «Calentar las cosas para que funcionen a menudo no es tan eficiente como la electroquímica, que es un poco más quirúrgica, un poco más eficiente o al menos puede ser más eficiente con los procesos correctos». Esta eficiencia energética crítica es la razón por la que Chiang confía en su solución.

“Descarbonizar la producción de cemento será una tarea muy difícil. Habrá numerosos enfoques, todos con desafíos y la mayoría de los cuales vale la pena probar «, dijo. de energía. A la larga, el proceso con la energía más baja generalmente gana».

Evite la trampa de captura de carbono

Sublime está haciendo concreto limpio sin el costoso aditivo de las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono, lo cual es atractivo porque mantiene bajos los costos, dijo Katie Rae, directora ejecutiva de The Engine. “La producción directa de cemento descarbonizado, en lugar de la captura de carbono, promueve tanto la eficiencia energética como la eventual igualdad de costos”, dijo. CNBC.

Sublime completó su planta piloto a fines de 2022 y dedicó algunos meses a las medidas de control de calidad. Ahora, Ellis se enfoca en entregar productos a los socios, y la compañía espera tener su primer proyecto de construcción terminado para fin de año. El próximo paso es pasar de la planta piloto de 100 toneladas a una planta de demostración de 30.000 toneladas por año. “Mi misión es tener un impacto rápido y masivo en el cambio climático”, dijo.

“Supongo que soy consciente de mi edad. Y también soy humilde sobre esto. Soy un fundador por primera vez. Soy un CEO por primera vez. Entiendo las cosas como las hago. Y tengo mucha suerte de tener grandes mentores y apoyo y personas que creen en mí y, creo, que reconocen el hecho de que tengo mucha energía y tengo mucha pasión. Y trabajaré tan duro como pueda durante el mayor tiempo posible para que eso suceda.

Para Chiang, encontrar soluciones a problemas globales es lo que lo motiva. «Ha sido un regalo, y muy energizante, tener soluciones potencialmente impactantes para buscar, en lugar de quedarse sentado e inquieto», dijo Chiang. CNBC. “Creo que el cambio climático nos ha llevado a todos a un período extremadamente fértil y creativo que se considerará un verdadero renacimiento. Después de todo, estamos tratando de reinventar las herramientas tecnológicas de la revolución industrial. ¡No hay escasez de grandes problemas en los que trabajar! Y el tiempo es corto.

En su sitio web, Sublime Systems afirma: “Nuestro producto reemplaza el concreto actual sin compromiso. Trabajamos con propietarios de instalaciones, ingenieros, arquitectos, contratistas y plantas de concreto premezclado para asegurarnos de que nuestro concreto funcione. Nuestro proceso electroquímico ofrece una profunda reducción de las emisiones de CO₂ hoy, con un camino claro hacia cero emisiones en el futuro.

Cemento e incentivos económicos

El hormigón es uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo y será fundamental para las nuevas construcciones en el futuro. “En general, la industria está muy motivada para volverse ecológica”, dijo Mark Mutter de Jamcem Consulting, una consultora independiente para la industria del cemento. CNBC. Los motivos para volverse ecológicos son más importantes para los productores ubicados en partes del mundo como Europa, donde hay un precio de las emisiones de dióxido de carbono de alrededor de 80 euros (casi $ 88) por tonelada. Esta es «una gran sanción financiera para los productores y les da un incentivo para invertir» en tecnología de cemento verde, dijo.

En un artículo reciente del Banco Mundial, informamos sobre su último estudio que pide el fin de los subsidios públicos y privados para industrias intensivas en carbono como los combustibles fósiles, la agricultura y la pesca. La descripción de Mutter de cómo la fijación de precios del carbono influye en las empresas para avanzar hacia estrategias bajas y cero emisiones de carbono es instructiva.

El dinero hace que el mundo gire, y las estructuras económicas adecuadas pueden ser un poderoso elemento disuasorio para las prácticas comerciales que están impulsando el aumento del calentamiento global. Como comentó un lector recientemente, la emergencia climática está desencadenando una avalancha de nuevas ideas que probablemente estimulen uno de los mayores períodos de innovación en la historia de la humanidad. Éstas son las buenas noticias. La mala noticia es que el tiempo es muy, muy corto si queremos evitar convertir nuestro hogar terrenal en un lugar que ya no pueda soportar la vida humana.

Imagen destacada creada por Zach Shahan usando DALL E