O cimento raramente entra nas conversas sobre alterações climáticas. Ainda assim, este setor liberta, em termos aproximados, tanto dióxido de carbono como todos os automóveis de passageiros do planeta.
Um novo estudo aponta uma solução surpreendentemente simples: substituir o tipo de rocha de que o cimento é feito.
Recorrer a outra rocha como matéria-prima poderia reduzir o consumo de energia em mais de 40% e cortar as emissões de carbono associadas em mais de 80%.
O trabalho foi liderado por Jeff Prancevic, geólogo da UC Santa Barbara, e por Cody Finke, da Brimstone Energy, Inc.
Produção de cimento e emissões de CO2
O cimento Portland - o utilizado em praticamente toda a construção moderna - é responsável por cerca de 4.4% das emissões globais de gases com efeito de estufa.
Este valor apanha a maioria das pessoas de surpresa, e com motivo: o cimento não tem a mesma visibilidade pública que os automóveis ou as centrais elétricas.
“Cement barely registers in the public mind as a major driver of climate change, but the CO2 emissions from cement production are similar to all the world’s passenger cars,” afirmou Prancevic.
A raiz do problema está na matéria-prima. Atualmente, o cimento obtém o cálcio a partir do calcário - e o calcário é, quimicamente, composto em cerca de metade por CO2.
Quando os fabricantes o aquecem até aos aproximadamente 1,500°C necessários para produzir cal viva, o ingrediente-chave do cimento, esse dióxido de carbono é libertado diretamente para a atmosfera.
Cerca de 500 kg de CO2 escapam por cada tonelada métrica de cimento produzido, antes sequer de se contabilizar a energia consumida no processo.
A técnica é simples e foi sendo aperfeiçoada ao longo de mais de um século, mas, na prática, incorpora emissões de carbono inevitáveis.
Uma rocha diferente, uma química diferente
O estudo coloca uma questão direta: e se o cálcio viesse de outra fonte?
Os investigadores analisaram rochas silicatadas ricas em cálcio - sendo o basalto e o gabro os principais candidatos - como alternativa ao calcário.
Ao contrário do calcário, os silicatos não armazenam carbono na sua estrutura química, pelo que o seu processamento não liberta CO2 da mesma forma.
O primeiro passo foi confirmar se existe material suficiente. Recorriendo a mapas geológicos já disponíveis, a equipa avaliou a disponibilidade superficial de rochas silicatadas à escala mundial.
A conclusão foi que existem quantidades capazes de abastecer a produção de cimento durante várias centenas de milhares de anos, mantendo as taxas atuais.
“Not all of that basalt is easily accessible, but the numbers suggest that calcium from basalt is virtually inexhaustible,” disse Prancevic.
Um corte drástico nas emissões do cimento
De seguida, a equipa modelou o perfil energético e de emissões da produção de cimento com base em silicatos.
O mínimo teórico de energia necessário ficou abaixo de 60% do que é exigido pelo processamento do calcário.
Usando gás natural como fonte de energia, as emissões mínimas de CO2 por tonelada de cimento poderiam descer de 609 kg para cerca de 50 kg, dependendo do tipo específico de rocha.
Mesmo com eletricidade média da rede e com processos atuais ainda não otimizados, esta via reduziria as emissões em mais de 25% face aos métodos convencionais.
Ferro e alumínio provenientes do basalto
Um dos resultados mais marcantes é aquilo que, além do cimento, pode sair do processo.
O basalto contém ferro e alumínio para além do cálcio. A proporção de cálcio para ferro no basalto é, por coincidência, quase exatamente a mesma proporção em que a sociedade consome cimento e aço.
Isso significa que ambos os materiais poderiam, em teoria, ser produzidos a partir da mesma rocha, com pouca perda de qualquer um deles.
Além disso, o basalto contém aproximadamente 20 vezes mais alumínio do que os níveis atuais de consumo global. Um excedente deste tamanho poderia abrir oportunidades totalmente novas de produção.
Conseguir obter vários materiais valiosos a partir de uma única matéria-prima é uma das principais razões pelas quais a rota dos silicatos é muito mais eficiente do que a abordagem baseada no calcário.
Em vez de um processo de finalidade única que gera um produto e muito CO2, aproxima-se mais de um sistema industrial integrado.
Mudar um setor enraizado
Apesar de atrativa, esta abordagem esbarra num obstáculo considerável: há bem mais de cem anos que a indústria do cimento faz as coisas essencialmente da mesma forma.
“A indústria da construção está construída em torno do cimento Portland, desde o projeto à aplicação e à manutenção,” disse Prancevic.
“Even subtle changes in standards are painstakingly considered and are slow to be adopted. This is exactly why we’ve focused on technology to make the same Portland cement builders are used to.”
Cimentos alternativos de menor teor de carbono existem há décadas. Não substituíram o cimento convencional, em parte porque os incentivos financeiros não têm sido suficientemente fortes.
A transição também exigiria alterações a cadeias de abastecimento estabelecidas e a normas de construção.
Ao fabricar cimento Portland padrão - apenas a partir de uma rocha diferente - a abordagem por silicatos contorna essa barreira. Em vez de obrigar o setor a reconstruir-se em torno de algo novo, pode encaixar na infraestrutura existente.
O cimento é também barato, custando cerca de $150 por tonelada. Qualquer novo método de produção terá de demonstrar poupanças relevantes, ou pelo menos paridade de custos, para ganhar verdadeira tração.
Experimentar novas tecnologias
Os coautores de Prancevic na Brimstone Energy estão a trabalhar para levar esta tecnologia ao mercado. Contudo, o artigo é igualmente um convite à comunidade científica em geral.
“Este artigo é, na verdade, um apelo para que outros investigadores experimentem novas tecnologias que acelerem a descarbonização do cimento, porque existe potencial para resolver um problema climático tão grande como o dos automóveis simplesmente ao obter o cálcio a partir de uma rocha diferente,” disse Prancevic.
“I'm surprised that it's taken so long for this solution to be considered,” concluiu.
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