Cementos más sostenibles para reducir las emisiones de dióxido de carbono
(Año 2026)
Centro de Diseño y Optimización de Procesos y Materiales (DIOPMA) UB | Molins
La producción de cemento es responsable de aproximadamente el 7 % de las emisiones globales de CO₂, una cifra que sitúa la reducción de su huella de carbono entre los grandes retos ambientales del sector.
En este contexto, el grupo de investigación DIOPMA de la Universidad de Barcelona y la empresa cementera catalana Molins colaboran en el desarrollo de una tecnología para reducir parcialmente el uso de clínker, el principal componente del cemento Portland y una de las principales fuentes de emisiones de todo el proceso.
Las primeras pruebas piloto con esta innovadora tecnología de activación mecánica de arcillas han demostrado su viabilidad, abriendo la puerta a la fabricación de cementos más sostenibles y al aprovechamiento de materias primas de proximidad, en línea con los objetivos de sostenibilidad del sector.
Esta prometedora línea de investigación de DIOPMA, que cuenta con la acreditación del sello TECNIO, se originó a finales de 2020 en el marco de la tesis doctoral del Dr. Jofre Mañosa, codirigida por el Dr. Josep Maria Chimenos, catedrático de la Facultad de Química de la Universidad de Barcelona, y por el Dr. Alex Maldonado, actualmente investigador en el Centro Tecnológico CETIM. El elevado potencial de impacto científico e industrial de la tecnología hizo que, en 2024, se iniciara la colaboración con Molins para explorar conjuntamente esta línea de investigación y avanzar en la validación de los resultados en un contexto aplicado.
La investigación busca reutilizar recursos naturales ricos en arcillas, ya sean de origen natural o generados de forma secundaria en procesos industriales, para emplearlos como adiciones capaces de sustituir parcialmente el clínker en el cemento Portland. Hasta ahora, la activación de estas arcillas, necesaria para que puedan reaccionar adecuadamente dentro del cemento, se ha llevado a cabo principalmente mediante procesos térmicos que requieren combustibles fósiles y generan emisiones de CO₂.
«Lo que proponemos es una activación mecánica basada en energía eléctrica, que puede proceder de fuentes renovables. Por tanto, el proceso en sí genera menos emisiones de dióxido de carbono y el material activado presenta una huella de carbono menor», explican los doctores Mañosa y Chimenos.
Más materias primas y de proximidad
El elemento realmente diferencial de la tecnología es que este enfoque permite ampliar de forma significativa el abanico de materias primas disponibles. Mientras que los procesos térmicos están limitados a determinados tipos de arcillas, la activación mecánica permite valorizar otros minerales arcillosos que hasta ahora quedaban fuera del circuito industrial en este ámbito.
«Esto no solo incrementa la flexibilidad en el uso de recursos, sino que también facilita el aprovechamiento de materiales de proximidad, con un menor impacto ambiental y logístico», añaden los investigadores.
Los análisis preliminares de la huella de carbono resultante de la aplicación de esta tecnología muestran reducciones muy relevantes respecto a la producción de cemento convencional: en un escenario con electricidad 100 % renovable, la activación mecánica de las arcillas puede suponer una reducción superior al 60 % de las emisiones de CO₂ en comparación con los procesos convencionales de activación térmica. A este beneficio hay que añadir el ahorro derivado de la sustitución parcial del clínker, el componente con mayor intensidad de emisiones del cemento Portland.
Mejora de las propiedades de los cementos
La activación mecánica no es solo una solución más sostenible, sino también una opción tecnológicamente competitiva para mejorar el comportamiento de los materiales. En función de las condiciones de procesamiento, los investigadores han observado mejoras en algunas propiedades de los cementos obtenidos, como la evolución de la resistencia o la microestructura final.
«Este es un aspecto especialmente relevante, ya que permite plantear la reducción del clínker no como una limitación, sino como una oportunidad de mejora tecnológica basada en el aprovechamiento de recursos abundantes y en la innovación en los procesos, con un potencial real de transformación dentro del sector de los materiales de construcción», destacan.
Hacia la aplicación real en la industria
Durante el desarrollo de la colaboración entre ambas entidades, que ya se encuentra en su fase final, se ha avanzado de forma significativa en el escalado de la tecnología. Partiendo de unos resultados consolidados en laboratorio —en los que se identificaron dos recursos arcillosos con un alto potencial para ser utilizados como adiciones al cemento Portland—, se dio un paso muy relevante hacia el escalado del proceso. En concreto, la tecnología se validó a escala piloto con la colaboración de la empresa NETZSCH, líder mundial en la fabricación de equipos de molienda.
«Esta fase ha permitido obtener resultados muy prometedores, tanto desde el punto de vista técnico como operativo, y refuerza la viabilidad de un futuro escalado industrial del proceso de activación mecánica en un horizonte próximo», subrayan los investigadores.
Esta experiencia también abre nuevas oportunidades de colaboración más allá del sector del cemento. «La tecnología desarrollada tiene un importante potencial transversal, que puede facilitar nuevas sinergias y ampliar el impacto de los resultados hacia otros sectores industriales interesados en la valorización de recursos primarios o secundarios ricos en materiales arcillosos», aseguran.
Desde el punto de vista de la transferencia de conocimiento, los investigadores señalan que este proyecto es un buen ejemplo de cómo la colaboración entre universidad y empresa puede generar valor mutuo.
«Por un lado, la industria aporta una visión práctica, las necesidades reales del sector y la capacidad de implementación. Por otro, el ámbito académico contribuye con conocimiento especializado, capacidad de innovación y una visión a más largo plazo. Esta combinación ha permitido avanzar de forma más rápida y sólida hacia soluciones viables», concluyen.
