Para reducir las emisiones de CO2 La industria de los materiales necesita hacer la transición a una economía circular
La transición a las energías renovables es una parte esencial de la lucha contra el cambio climático. Pero solo abordará el 55% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Para lograr cero emisiones netas para 2050, para cumplir con el objetivo establecido en el Acuerdo de París, también se debe abordar el 45% restante de las emisiones de la industria, la agricultura y el uso de la tierra. La industria de materiales, que comprende empresas que fabrican materias primas como acero, aluminio, cemento y productos químicos, es responsable de una gran parte de estas emisiones restantes y, por lo tanto, tiene un papel clave que desempeñar. A nivel mundial, la producción de cemento representa el 8% de las emisiones de CO2, en el caso del amoníaco cada tonelada producida emite 2,6 toneladas de CO2, y para el acero la relación es de 1:2. En general, la industria de materiales es responsable del 27% de las emisiones globales de CO2 (incluidas las emisiones relacionadas con la energía). Para reducir estas emisiones, la industria de los materiales se enfrenta a un número limitado de opciones que pueden implicar el uso de energía baja en carbono (1), procesos de producción bajos en carbono, captura de carbono o reciclaje de materiales. Sin embargo, la mayoría de estas soluciones no son efectivas ni están disponibles a escala. En algunas partes de la industria, el uso de energía baja en carbono solo puede tener un impacto limitado, ya que la mayoría de las emisiones provienen de reacciones químicas (las llamadas "emisiones de proceso") en lugar del consumo de energía durante el proceso de producción. Por ejemplo, alrededor de dos tercios de las emisiones de la producción de cemento resultan de la calcinación, la reacción química que ocurre cuando la piedra caliza se expone a altas temperaturas. La mayoría de los procesos de producción bajos en carbono aún no se han desarrollado. Las industrias pesadas han prosperado durante más de un siglo utilizando procesos de fabricación en gran medida sin cambios. El acero se ha fabricado esencialmente de la misma manera durante miles de años, mediante el uso de carbono como reductor químico. El amoníaco se ha fabricado durante un siglo con el proceso de Haber-Bosch que emite más CO2 que cualquier otra reacción química. Aunque capturar carbono de los procesos industriales y evitar que ingrese a la atmósfera es prometedor, la mayoría de las tecnologías carecen de un caso de negocio claro o aún no están disponibles comercialmente. (1) Energía que se genera utilizando cantidades más bajas de emisiones de carbono, como la energía eólica, solar o nuclear.
De todas las opciones de descarbonización, el uso de material reciclado es probablemente la más fácilmente disponible. La producción de materiales reciclados, al utilizar diferentes procesos y consumir menos energía que la producción primaria, emite menos gases de efecto invernadero. Por ejemplo, la producción de aluminio reciclado es un 97% menos intensiva en CO2 que la producción primaria.
Foto Ricardo Gomez Angel on Unsplash Por lo tanto, es probable que aumente la demanda de materiales reciclados de alta calidad para producir productos de alta calidad. Por ejemplo, el conglomerado siderúrgico mundial ArcelorMittal, en su planta de Fos-sur-Mer, Francia, planea aumentar la cantidad de acero reciclado que procesa en un factor de cinco para 2025. BASF, el productor alemán de productos químicos, tiene como objetivo procesar 250.000 toneladas de materias primas recicladas y derivadas de residuos anualmente a partir de 2025. Sin embargo, el suministro de materiales reciclados es insuficiente tanto en cantidad como en calidad. La mayoría de los materiales que entran en la economía pierden gran parte de su volumen y valor después del primer uso. Por ejemplo, en la Unión Europea, solo el 52% del valor del aluminio se conserva después de un uso. Las pérdidas de cantidad se deben a materiales que no se reciclan. Una gran parte de los materiales al final de su vida útil todavía se eliminan en vertederos, se queman para obtener energía, se pierden en los procesos de reciclaje o ni siquiera entran en el sistema de recolección de residuos. Las pérdidas de calidad se deben a la mezcla de diferentes grados de material y diversas formas de contaminación durante el proceso de reciclaje. Por ejemplo, la contaminación con cobre puede afectar profundamente la resistencia y la calidad del acero. Gran parte del acero de alta calidad recuperado de los vehículos se recicla en un material de menor precio y se reutiliza principalmente en aplicaciones de menor calidad, como edificios e infraestructura. Para aumentar la calidad y la cantidad de materiales reciclados, las empresas pueden aprovechar una gama de tecnologías para mejorar la recolección, clasificación y reciclaje de residuos. Por ejemplo, la espectroscopia de ruptura inducida por láser permite determinar la composición de las piezas de aluminio de forma rápida y fiable durante el proceso de clasificación. Pero la tecnología no será suficiente. Un suministro suficiente de materiales reciclados requerirá cambios transformadores en la industria de los materiales que impliquen la adopción de nuevos ecosistemas industriales, modelos de negocio y cadenas de suministro.
Construcción de nuevos ecosistemas industriales Las industrias de materiales obtienen materias primas de algunos sitios de minería y exploración. Al cambiar el suministro a materiales reciclados, tienen que trabajar con un ecosistema industrial más diverso y más grande que involucre a proveedores de materiales, empresas de gestión de residuos y recicladores. A veces, incluso trabajan en asociación con sus competidores para compartir los costos y esfuerzos de establecer dichos sistemas. Ya se han establecido algunos ecosistemas industriales circulares. En la mayoría de los países, las latas de bebidas circulan en un sistema de recolección y refundición separadas, lo que resulta en pérdidas de valor mucho menor. En Alemania, los fabricantes de ventanas y puertas de aluminio, las empresas de construcción y las empresas de demolición son miembros de la A| Estados | F asociación, que organiza un sistema de circuito cerrado para reciclar el aluminio utilizado en ventanas, puertas y fachadas. En Japón, la empresa de reciclaje Harita Metals, en asociación con la Central Japan Railway Company, el fabricante de material rodante Hitachi y el fabricante de material de aluminio reciclado Sankyo Tateyama, han establecido un "sistema de reciclaje horizontal" para proporcionar materiales de trenes fuera de servicio para fabricar nuevos trenes Shinkansen (bala) de alta velocidad.
Foto por John Cameron on Unsplash En la industria del neumático, dos grandes fabricantes, Michelin y Bridgestone, han decidido unir fuerzas para construir un nuevo ecosistema industrial. Hoy en día, menos del 1% de todo el negro de humo utilizado a nivel mundial en la producción de neumáticos nuevos proviene de neumáticos reciclados al final de su vida útil; el 99% restante se produce a partir de petroquímicos vírgenes. Sin embargo, el uso de negro de humo reciclado en la producción de neumáticos nuevos reduciría las emisiones de CO2 hasta en un 85% en comparación con los materiales vírgenes y reduciría la dependencia de la industria del neumático de los productos petroquímicos.
Michelin y Bridgestone buscan establecer una coalición de un grupo diverso de partes interesadas, incluidos fabricantes de neumáticos, proveedores de negro de humo, socios de pirólisis y nuevas empresas de tecnología emergente, para aumentar el suministro de negro de humo recuperado. Ofrecer soluciones, no solo materiales Los fabricantes de automóviles ven cada vez más su papel como proporcionar movilidad y no solo fabricar automóviles. Las marcas de ropa, aprovechando los nuevos modelos de negocio como la reventa, el alquiler y la reparación, están creando nuevos ingresos sin fabricar ropa nueva. Pero, a diferencia de muchas otras industrias, la industria de los materiales ha evolucionado muy poco durante el último siglo. Todavía se basa en el mismo modelo de negocio, que obtiene, transforma y vende materiales. Sin embargo, las empresas de materiales podrían proporcionar soluciones de construcción o fabricación en lugar de solo materiales, lo que les permitiría administrar mejor los materiales en circuitos cerrados y retener más de su valor.
El fabricante de automóviles BMW recoge viejos taladros y brocas de tungsteno en sus plantas de Alemania y Austria para reciclarlas en nuevas herramientas de fresado y perforación. La circulación de tungsteno en un circuito cerrado de esta manera reduce las emisiones de CO2 en más del 60%. Otras industrias también están viendo oportunidades. Por ejemplo, la empresa de materiales de construcción Marubeni ofrece a sus clientes la opción de alquilar en lugar de comprar vigas y tuberías de acero para construcciones temporales de acero.
La empresa química Safechem vende el servicio prestado por sus disolventes para limpiar piezas metálicas, y no los disolventes en sí mismos que recoge después de que se han utilizado. Algunas compañías de refinación de metales están ofreciendo refinación como un servicio a las plantas de producción de petróleo. Las refinerías envían sus catalizadores usados a la refinería que recupera los metales y los devuelve a la refinería para un nuevo ciclo de producto. Mediante el uso de estos circuitos cerrados, se recuperan más del 90% de los metales preciosos contenidos en los catalizadores, incluso en casos de ciclos de vida de más de 10 años. Cambiar a estos modelos de negocio innovadores es naturalmente un desafío, ya que las empresas tendrán que rastrear sus materiales una vez producidos. Pero las tecnologías emergentes, como las plataformas digitales, la cadena de bloques y los contratos inteligentes asociados, podrían aprovecharse para rastrear materiales.
Por ejemplo, Marubeni Corporation trabajó con una start-up de tecnología blockchain, Circularise, para introducir una plataforma de gestión de trazabilidad para los mercados de productos químicos y plásticos. Trasladar el transporte de mercancías de la carretera al ferrocarril La reutilización y el reciclaje de materiales industriales reducen las emisiones y la demanda de energía en sectores donde es difícil hacerlo. El diseño de nuevos ecosistemas industriales en torno a los nuevos modelos de negocio necesarios para que esto suceda también implicará la reducción de emisiones en áreas donde la descarbonización y la eficiencia energética son más fáciles de lograr, como el transporte por tierra. Por ejemplo, debido a una eficiencia energética mucho mayor combinada con una mayor electrificación y redes eléctricas relativamente bajas en carbono, en Europa el transporte de una tonelada de mercancías por ferrocarril emite 29 gCO2 por kilómetro en comparación con 137 gCO2 por kilómetro para las mercancías transportadas por vehículos pesados de mercancías.
Foto de Louis Paulin on Unsplash En la actualidad, si las materias primas a menudo se envían en tren o barcaza a plantas de cemento, fábricas químicas o acerías, la mayoría de los materiales reciclados se envían por camión. Por ejemplo, en Francia, ante el reto de abastecerse de 45.000 depósitos de chatarra europeos en lugar de unas pocas minas de mineral, más del 95% del transporte de chatarra se realiza por carretera.
Sin embargo, muchos tipos de materiales secundarios, como la chatarra y los residuos de demolición, son particularmente adecuados para el transporte ferroviario debido a su peso, propiedades o la forma en que están acondicionados.
Por ejemplo, el operador de transporte ferroviario de mercancías DB Schenker transporta alrededor de 10 millones de toneladas de chatarra cada año, aprovechando la red de vagones únicos de DB Schenker Rail. El operador de carga ferroviaria CFF Cargo transporta hasta 100,000 toneladas de chatarra de metal anualmente a la empresa de reciclaje Stahl Gerlafingen. Al cambiar al ferrocarril, la compañía ha evitado alrededor de 4,000 transportes de camiones por año. Con su estrategia de transporte ferroviario de mercancías para impulsar el cambio modal, la Unión Europea estableció una audaz ambición de duplicar la cuota modal del ferrocarril de mercancías para 2030. Esta es una oportunidad para atraer a las industrias de reciclaje al ferrocarril. Ello requeriría algunas inversiones específicas, como el establecimiento de apartaderos o puntos de acceso directo a la red ferroviaria, medidas para optimizar plenamente la gestión de la última milla, la construcción de vagones de mercancías y la construcción de estaciones de carga y descarga de materiales secundarios. Desarrollo de políticas efectivas La política desempeñará un papel importante en el apoyo a los cambios transformadores de la industria de los materiales. Sin embargo, todavía no lo está haciendo. Por ejemplo, la mayoría de los objetivos de políticas se basan en el volumen en lugar del valor. Por lo tanto, gran parte de la infraestructura utilizada, por ejemplo, para demoler edificios o para triturar y mezclar materiales de vehículos al final de su vida útil están optimizadas para cumplir con estos objetivos basados en el volumen y no son necesariamente propicios para la producción de materiales secundarios de alta calidad. Al apoyar una economía circular para la industria de los materiales, los gobiernos no solo reducirían las emisiones de CO2, sino que también garantizarían un mejor acceso a las materias primas. Hoy en día, Europa exporta cantidades significativas de materiales usados e importa materias primas. El análisis muestra que el 82% de la demanda de la UE de aluminio, plásticos y acero podría satisfacerse reciclando estos materiales. Para apoyar la transformación de la industria de materiales, se podrían implementar políticas para hacer frente a las externalidades negativas relacionadas con la producción de materiales. Por ejemplo, el costo real incurrido durante el ciclo de vida del plástico es al menos 10 veces mayor que el precio de mercado del plástico. Las políticas también podrían apoyar el despliegue de nuevas tecnologías para recolectar, clasificar y reciclar materiales, en línea con el enfoque adoptado para apoyar el desarrollo de tecnologías de energía renovable. Cemento, un caso particular La transición a una economía circular será más difícil para el cemento, ya que, a diferencia del acero, el aluminio, los productos químicos y el vidrio, no se puede reciclar. Sin embargo, hay algunas alternativas interesantes.
El clinker, un producto intermediario en la producción de cemento y responsable de grandes cantidades de emisiones de CO2 en su producción, puede ser sustituido por cenizas volantes, un subproducto del sector energético, y escorias granuladas, un subproducto del sector siderúrgico. Sin embargo, a medida que los sectores siderúrgico y energético intensifiquen sus propios esfuerzos de descarbonización, la disponibilidad de estos sustitutos disminuirá. También se han logrado algunos avances en el reciclaje de concreto, el principal producto final del cemento.
SmartCrusher bv (start-up con sede en los Países Bajos) y Sika (empresa química suiza) han desarrollado una técnica para recuperar la arena, la grava y el cemento del hormigón, mientras que Neustark (proveedor de hormigón premezclado) y Projet FastCarb (proyecto nacional francés de colaboración en I + D) han desarrollado una tecnología para almacenar CO2 en agregados reciclados. Al igual que con todos los sectores, las industrias pesadas que fabrican materiales cruciales para nuestras vidas necesitan diseñar sus productos para una economía circular y, al hacerlo, construir ecosistemas industriales que funcionen con nuevos modelos de negocio. El tiempo es corto según los informes de seguimiento de la AIE, ni los sectores del hierro y el acero, el cemento, los productos químicos ni el aluminio están en camino de lograr emisiones netas cero para 2050. Sin embargo, la promesa de una mayor seguridad de los suministros de materiales, una mayor competitividad industrial y una menor demanda de energía hacen que aprovechar la economía circular para cumplir con este imperativo sea una propuesta atractiva para los gobiernos, la industria y la sociedad en general. Martin Eduardo Lucione https://facebook.com/Ecoalfabetizacion https://issuu.com/martinlucione Extraído Ellen Mac.Arthur Foundation Remy Le Moigne, Managing Director
