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La tecnología de chemical looping acelera entre cuatro y nueve veces la mineralización del dióxido de carbono y genera materiales que podrían sustituir parcialmente componentes del cemento convencional.
Un equipo de investigadores de The Ohio State University (EE.UU) ha desarrollado un proceso de chemical looping que permite transformar determinados residuos industriales en materiales aprovechables para la fabricación de cementos de menor impacto ambiental.
La tecnología combina la mineralización de dióxido de carbono con la valorización de residuos siderúrgicos y cenizas de carbón, y presenta también potencial para producir hidrógeno limpio.
La investigación, liderada por Shang Zhai, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la universidad, se basa en un proceso que transforma corrientes de residuos a granel, entre ellas escorias de acero y cenizas de carbón fuera de especificación, en sólidos ricos en carbonatos y sílice amorfa de alta pureza.
"Dado que este proceso de ciclo químico logra un aumento de un orden de magnitud en la cinética de carbonatación, junto con una viabilidad tecnoeconómica muy atractiva, proporciona una vía altamente escalable para la gestión circular de residuos industriales", compartió Zhai.
"Tras el éxito de nuestra prueba de concepto en laboratorio, nuestro equipo busca activamente recursos y socios para ampliar este proceso desde la escala de gramos a la de kilogramos y, en última instancia, a una escala piloto comercial continua de varias toneladas."
Según los resultados difundidos por el equipo, el procedimiento permite acelerar entre cuatro y nueve veces la cinética de carbonatación respecto a los procesos convencionales de carbonatación acuosa directa, incluso en condiciones ambientales. Esta mejora puede reducir los tiempos y costes asociados a la transformación de los residuos.
Los materiales obtenidos podrían incorporarse a formulaciones de cemento y hormigón como sustitutos parciales de componentes tradicionales cuya producción presenta una elevada demanda energética y genera emisiones de CO₂. De esta forma, el proceso ofrece una doble vía de valorización: aprovechar residuos industriales y fijar dióxido de carbono en materiales sólidos.
El equipo estima que los costes de procesamiento podrían situarse entre el 15 % y el 20 % de los asociados a la carbonatación acuosa directa convencional. No obstante, estas cifras proceden de la evaluación técnico-económica del proceso y deberán contrastarse en etapas posteriores de desarrollo.
La investigación se encuentra todavía en una fase inicial: el equipo ha demostrado el concepto a escala de laboratorio y trabaja para avanzar desde cantidades de gramos a pruebas de kilogramo, con el objetivo de llegar posteriormente a un piloto continuo de varias toneladas.
El estudio científico, publicado anteriormente en Energy & Environmental Science, se titula Looping-accelerated CO₂ mineralization for cost-competitive cementitious materials and hydrogen.
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