Uso de combustibles alternativos para reducir las emisiones de carbono en la fabricación de cemento

Después del agua, el cemento es el material más demandado del planeta. También es uno de los que más emisiones de carbono genera, ya que la fabricación de cemento representa al menos el 8% de las emisiones globales de CO2. Esto se debe principalmente a que la fabricación de cemento requiere mucho combustible, aproximadamente 120 kg de carbón por tonelada de cemento. Ahora sabemos que la quema de combustibles fósiles a gran escala produce emisiones de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono (CO2) y el óxido de nitrógeno (NOx), que contribuyen al cambio climático.

La co-procesamiento, es decir, la sustitución de los combustibles fósiles por combustibles alternativos siempre que sea posible, puede, por lo tanto, ayudar a que la fabricación de cemento sea más sostenible. Además, el aumento de la volatilidad en el precio de los combustibles fósiles significa que los combustibles alternativos podrían convertirse en una transmisión de energía más fiable e impulsar la reducción de los costes.

¿QUÉ SON LOS COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS?

Combustibles alternativos es un término genérico para los combustibles derivados de diferentes fuentes industriales y municipales. Algunos ejemplos de combustibles alternativos sólidos son:

• Residuos de construcción y demolición
• Subproductos agrícolas como paja, café y cáscaras de arroz, hojas de caña de azúcar y bagazo, tallos de colza y cáscaras de nuez de palma
• Biomasa no agrícola, incluida grasa animal, estiércol, carne y huesos
• Residuos biodegradables domésticos o industriales
• Combustibles derivados de residuos (CDR) como los plásticos no reciclables
• Neumáticos viejos.

¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS DE LOS COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS?

Los combustibles alternativos ofrecen beneficios de sostenibilidad, así como una forma de lograr una economía circular en la producción de cemento. Por ejemplo, existe una mayor reducción neta global de las emisiones de CO2 cuando los residuos se incorporan a los sistemas de hornos de cemento en comparación con los incineradores específicos. Las emisiones de NOx también se reducen cuando se queman combustibles alternativos de baja calidad debido a las reacciones de requemado. Además, la sustitución de los combustibles convencionales por alternativas derivadas de residuos ayuda a conservar los recursos no renovables. Su incineración también reduce la dependencia de los vertederos u otros métodos de eliminación de residuos menos respetuosos con el medio ambiente.

Los combustibles alternativos siguen siendo un mercado emergente en Norteamérica y otros territorios, pero ofrecen un importante potencial económico. En toda Europa y en otros países donde los vertederos no son una opción, los combustibles alternativos ofrecen el potencial de reducir los costes de energía en comparación con los combustibles convencionales, porque la mayoría se generan a partir de residuos que tienen solo modestos requisitos de procesamiento. Los acuerdos comerciales necesarios para explotar plenamente este potencial aún se están desarrollando, pero, según McKinsey, la amplia oportunidad de consumo que ofrece la industria del cemento significa que los combustibles alternativos podrían suministrarse de forma gratuita o incluso a un coste negativo por parte de las industrias productoras. Se espera que la ganancia neta anual total del reciclaje de energía sea de 24.000 millones de euros para 2050.

¿QUÉ TAN FÁCIL ES INTRODUCIR COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS?

Las condiciones de funcionamiento que implica la fabricación de cemento se prestan al uso de combustibles alternativos. Por ejemplo, la producción de clinker en sistemas de horno rotatorio combina altas temperaturas, una atmósfera oxidante y un entorno alcalino con largos tiempos de residencia y una alta inercia térmica. Estas condiciones aseguran que el componente orgánico del combustible se destruya por completo, mientras que la parte inorgánica, incluidos los metales pesados, quede atrapada y combinada en el producto debido a la retención de cenizas en el clinker.

Seleccionar el combustible alternativo correcto es vital para lograr una eficiencia óptima, así como la calidad del producto final. Como se ha comentado anteriormente, los combustibles alternativos provienen de diferentes fuentes y, por lo tanto, tienen características diferentes a los combustibles fósiles que reemplazan. Esto debe tenerse en cuenta para evitar problemas como la combustión incompleta o los bloqueos debidos a la acumulación de polvo residual en los hornos. La calidad del producto final también puede verse afectada, cuando los subproductos de la combustión se incorporan al clinker.

Tanto si los combustibles alternativos se utilizan como sustituto completo como en combinación con combustibles fósiles, su introducción requiere una planificación cuidadosa. Es posible que se requiera una inversión inicial con respecto al ajuste o reemplazo del quemador, el establecimiento de sistemas de suministro de combustible alternativo, nuevas instalaciones de almacenamiento de combustible y sistemas de distribución de combustible.

APOYO CON LA ADOPCIÓN DE COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS

Los combustibles alternativos aún están evolucionando, lo que significa que las materias primas podrían cambiar con el tiempo. Por lo tanto, para los operadores de plantas de cemento, tiene sentido adoptar soluciones de planta que puedan personalizarse fácilmente para utilizar el combustible más eficiente y económico disponible.

Los fabricantes de equipos pueden ofrecer orientación sobre el mejor sistema para sus requisitos, teniendo en cuenta parámetros operativos como la tasa de sustitución térmica (TSR), que tiene un efecto significativo en el diseño general del sistema y los componentes utilizados.

La adopción de combustibles alternativos es una decisión estratégica importante, así que asegúrese de trabajar con un fabricante de equipos de confianza que comprenda sus requisitos técnicos y logísticos particulares y pueda diseñar sistemas de transporte y almacenamiento personalizados que optimicen su retorno de la inversión.

CONCLUSIÓN

La industria del cemento debe descarbonizarse para sobrevivir, y los combustibles alternativos ofrecen múltiples ventajas ambientales y comerciales. Sin embargo, su adopción exige una planificación cuidadosa y puede requerir importantes mejoras en los equipos para lograrlo. A medida que los fabricantes de cemento continúan la transición hacia una producción con menos emisiones de carbono, es fundamental que se equipen con soluciones que no solo mitiguen los desafíos operativos de hoy, sino que también sean lo suficientemente flexibles como para adaptarse fácilmente a los combustibles alternativos del mañana.