Ciments més sostenibles per reduir les emissions de diòxid de carboni
(Any 2026)
Centre de Disseny i Optimització de Processos i Materials (DIOPMA) UB | Molins
La producció de ciment és responsable d’aproximadament el 7% de les emissions globals de CO₂, una xifra que situa la reducció de la seva petjada de carboni entre els grans reptes ambientals del sector.
En aquest context, el grup de recerca DIOPMA de la Universitat de Barcelona i l’empresa cimentera catalana Molins col·laboren en el desenvolupament d’una tecnologia per reduir parcialment l’ús de clínquer, el principal component del ciment Portland i una de les principals fonts d’emissions de tot el procés.
Les primeres proves pilot amb aquesta innovadora tecnologia d’activació mecànica d’argiles n’han demostrat la viabilitat, obrint la porta a fabricar ciments més sostenibles i a aprofitar matèries primeres de proximitat, en línia amb els objectius de sostenibilitat del sector.
Aquesta prometedora línia de recerca de DIOPMA, que compta amb l’acreditació del segell TECNIO, es va originar a finals del 2020, en el marc de la tesi doctoral del Dr. Jofre Mañosa, codirigida pel Dr. Josep Maria Chimenos, catedràtic de la Facultat de Química de la Universitat de Barcelona, i pel Dr. Alex Maldonado, actualment investigador al Centre Tecnològic CETIM. L’alt potencial d’impacte científic i industrial de la tecnologia va fer que el 2024 s’iniciés la col·laboració amb Molins per explorar aquesta investigació de manera conjunta i avançar en la validació dels resultats en un context aplicat.
La investigació busca reaprofitar recursos naturals rics en argiles, ja siguin d’origen natural o generats de manera secundària en processos industrials, per emprar-los com a addicions capaces de substituir parcialment el clínquer en el ciment Portland. Fins ara, l’activació d’aquestes argiles, necessària perquè puguin reaccionar adequadament dins del ciment, s’ha dut a terme principalment mitjançant processos tèrmics que requereixen combustibles fòssils i generen emissions de CO₂.
“El que nosaltres plantegem és una activació mecànica basada en energia elèctrica, que pot provenir de fonts renovables. Per tant, el procés en si té menys emissions de diòxid de carboni i el material activat presenta una empremta de carboni menor”, expliquen els doctors Mañosa i Chimenos.
Més matèries primeres i de proximitat
L’element realment diferencial de la tecnologia és que aquesta aproximació permet ampliar de manera significativa el ventall de matèries primeres disponibles. Mentre que els processos tèrmics estan limitats a determinades argiles, l’activació mecànica fa possible valoritzar altres minerals argilosos que fins ara quedaven fora del circuit industrial en aquest àmbit.
“Això no només incrementa la flexibilitat en l’ús de recursos, sinó que també facilita l’aprofitament de materials de proximitat, amb un impacte ambiental i logístic menor”, afegeixen els investigadors.
Les anàlisis preliminars de la petjada de carboni resultant de l’aplicació d’aquesta tecnologia mostren reduccions molt rellevants respecte a la producció de ciment convencional: en un escenari amb electricitat 100% renovable, l’activació mecànica de les argiles pot comportar una reducció superior al 60% de les emissions de CO₂ en comparació amb els processos d’activació tèrmica convencionals. A aquest benefici cal afegir-hi l’estalvi derivat de la substitució parcial del clínquer, el component més intensiu en emissions del ciment Portland.
Millora de les propietats dels ciments
L’activació mecànica no és només una solució més sostenible, sinó també una opció tecnològicament competitiva per millorar el comportament dels materials. En funció de les condicions de processament, els investigadors han observat millores en algunes propietats dels ciments resultants, com ara l’evolució de la resistència o la microestructura final.
“Aquest és un aspecte especialment rellevant, ja que permet plantejar la reducció de clínquer no com una limitació, sinó com una oportunitat de millora tecnològica basada en l’aprofitament de recursos abundants i en la innovació en processos, amb un potencial de transformació real dins del sector dels materials de construcció”, destaquen.
Cap a l’aplicació real en la indústria
Durant el desenvolupament de la col·laboració entre ambdues entitats, que es troba ja en la fase final, s’ha pogut avançar de manera significativa en l’escalat de la tecnologia. Partint d’uns resultats consolidats al laboratori —en què es van identificar dos recursos argilosos amb un alt potencial per ser utilitzats com a addicions al ciment Portland—, es va fer un pas molt rellevant cap a l’escalat del procés. En concret, es va validar la tecnologia a escala pilot amb la col·laboració de l’empresa NETZSCH, líder mundial en la fabricació d’equips de mòlta.
“Aquesta fase ha permès obtenir resultats molt prometedors, tant des del punt de vista tècnic com operatiu, i reforça la viabilitat d’un futur escalat industrial del procés d’activació mecànica en un horitzó proper”, subratllen els investigadors.
Aquesta experiència també obre noves oportunitats de col·laboració més enllà del sector del ciment. “La tecnologia desenvolupada té un potencial transversal important, que pot facilitar noves sinergies i ampliar l’impacte dels resultats amb altres sectors industrials que puguin estar interessats en la valorització de recursos primaris o secundaris rics en materials argilosos”, asseguren.
Des del punt de vista de la transferència de coneixement, els investigadors assenyalen que aquest projecte és un bon exemple de com la col·laboració entre universitat i empresa pot generar valor mutu.
“D’una banda, la indústria aporta una visió pràctica, les necessitats reals del sector i la capacitat d’implementació. De l’altra, el món acadèmic contribueix amb coneixement especialitzat, capacitat d’innovació i una mirada a més llarg termini. Aquesta combinació ha permès avançar de manera més ràpida i sòlida cap a solucions viables”, conclouen.
