¿Cómo descarbonizar la industria cerámica?

La cerámica está intrínsecamente asociada al desarrollo humano, estando presente en el registro arqueológico desde el 28.000 a.C. La cerámica se ha utilizado como material de construcción, en recipientes, objetos decorativo y en una amplia gama de artefactos infraestructurales, técnicos y culturales. La industria cerámica comprende diversos productos, como ladrillos y tejas, baldosas y azulejos, cerámica doméstica, tuberías de gres vitrificado, porcelana sanitaria, arcilla expandida para la construcción y cerámica refractaria y abrasiva para usos industriales. La cerámica es también un componente importante de la economía mundial. Solo en Europa, esta industria emplea a 338,000 personas, compromete a 2,000 empresas que producen 1,304 millones de m² de baldosas al año, y contribuyó a un volumen anual de negocio de 30,000 millones de euros en 2018.1

A pesar del relevante papel de la cerámica en nuestra sociedad, su proceso de fabricación tiene un impacto social y medioambiental negativo. Por ejemplo, la producción de azulejos y baldosas, ladrillos y tejas, y refractarios genera 19 Mt de emisiones de CO₂ al año en la Unión Europea (UE), mientras que el ladrillo representa el 20% de las emisiones mundiales de carbono negro (partículas), lo que lo convierte en uno de los materiales más contaminantes del planeta. Sólo en Asia, se calcula que la producción de ladrillos consume más de 110 millones de toneladas métricas de carbón al año. A nivel mundial, el consumo anual de energía para la cocción de cerámica mediante gas natural está estimado en 182 TWh. Otras repercusiones pueden verse en la redistribución del suelo fértil; por ejemplo, en la India, se consumen unos 272 millones de toneladas métricas de suelo fértil al día para la fabricación de ladrillos. Por último, las repercusiones de la industria cerámica en la salud son más notables por su impacto en los trabajadores y las comunidades aledañas. A modo de ejemplo, en Dhaka, Bangladesh, la producción de ladrillos ha provocado entre 2,200 y 4,000 muertes prematuras y entre 0,2 a 0,5 millones de ataques de asma al año. Además, muchos de estos trabajadores proceden de poblaciones vulnerables y trabajan en condiciones de explotación.2

Sin embargo, la cerámica también tiene el potencial de proporcionar beneficios medioambientales. Por ejemplo, podría utilizarse para purificar aguas residuales industriales, para la separación de agua y aceite, y para el tratamiento de residuos peligrosos. Se ha utilizado anteriormente como adsorbente de CO₂ a alta temperatura y puede proporcionar almacenamiento de energía térmica para las plantas de energía solar, así como la recuperación de calor del agua de refrigeración de las turbinas de plantas de energía. Dada la omnipresencia e importancia de la industria cerámica, su descarbonización es primordial. Desvincular la cerámica de los impactos sociales y medioambientales negativos asociados a su producción requiere un enfoque que tenga en cuenta todo el conjunto de sistemas sociotécnicos implicados en la fabricación, distribución y uso de este material tan importante (véase la figura siguiente).

Plantear la industria cerámica como un sistema sociotécnico

Opciones para descarbonizar la industria cerámica

A pesar que la eficiencia energética en la industria cerámica ha aumentado en las últimas décadas, los costos de la energía siguen representando alrededor del 30% de los costos de producción y una parte importante de las emisiones relacionadas con la producción. Mejorar la eficiencia energética mediante la optimización de los procesos, reformular los materiales para una cocción más eficiente de la cerámica, mejorar la gestión de la energía y el cambio de combustible ofrecen, por tanto, vías económicamente viables para la reducción del CO₂. Por ejemplo, un horno híbrido que reutiliza los gases de escape para accionar una bomba de calor puede ahorrar energía hasta en un 65%, mientras que el secado y la cocción asistidos por microondas pueden suponer una reducción de hasta el 99% en el uso de energía.

No obstante, también es necesario abordar otros segmentos del sistema sociotécnico para descarbonizar de manera eficaz la industria cerámica (véase la figura siguiente). La optimización de los insumos utilizando los principios de la economía circular puede reducir sustancialmente la necesidad de extracción de materias primas, así como las emisiones asociadas a esta. Por ejemplo, el uso de residuos de vidrio y lodos de papel, ambos productos de desecho de otras industrias, puede suponer un ahorro económico y una reducción significativa de las temperaturas de cocción de la cerámica. Estudios sugieren que la reutilización y el reciclado de los residuos cerámicos -que representan aproximadamente el 50% de los residuos de demolición y construcción- pueden mejorar la calidad de los productos cerámicos y, al mismo tiempo, mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero y reducir los residuos en los vertederos. Por ejemplo, el uso de residuos cerámicos en morteros puede aportar mayores propiedades mecánicas y una menor permeabilidad al agua. Una baja proporción de partículas cerámicas también puede aumentar la resistencia mecánica de los materiales a base de cemento, como los morteros, mientras se reducen las emisiones del proceso asociadas a la industria del cemento.

Opciones sociotécnicas para descarbonizar el sistema cerámico

A pesar de los evidentes beneficios de la descarbonización en la industria cerámica, siguen existiendo ciertas barreras. La sustitución de los combustibles fósiles sin la aplicación de tecnologías completamente nuevas, algunas de las cuales no han sido probadas o no han sido sometidos a tests a escala, plantea problemas técnicos. La variación en las propiedades físicas de la arcilla en todo el mundo significa que la extracción localizada no siempre es viable. Asimismo, las variaciones en las condiciones climáticas locales desempeñan un papel importante a la hora de determinar las opciones de descarbonización de la producción de cerámica, y limitan la  aplicabilidad de la transferencia de tecnología.

Existen otras barreras en términos de desincentivos financieros y económicos, y algunas investigaciones sugieren que la barrera dominante para la adopción de tecnologías de producción de cerámica baja en emisiones de carbono está relacionada con los costos asociados a la implementación de nuevas tecnologías. La ausencia de información, específicamente relacionada con la falta de análisis del costo-beneficio y la viabilidad del uso de tecnologías más eficientes, impide la inversión en medidas sostenibles. La ubicación geográfica y el hecho de que muchos centros de producción estén muy dispersos también influyen en el despliegue de las tecnologías. Por ejemplo, la adopción de hidrógeno bajo en carbono para el cambio de combustible es más probable que se produzca en agrupaciones industriales en las que la producción, la distribución y el uso del hidrógeno son económicamente viables. La falta de normas de apoyo también puede ser un factor en contra de la agenda de descarbonización, reconociendo, por supuesto, que el aumento de la regulación puede introducir costos adicionales para las empresas y obstaculizar su competitividad.

La industria de la cerámica no opera de forma aislada y, por lo tanto, hay que tener en cuenta varios factores sociales junto con la agenda de descarbonización. Por lo tanto, es relevante realizar estudios en esta área desde una perspectiva sociotécnica. En cuanto a la oferta, por ejemplo, estudios futuros debería centrarse en analizar qué regiones han sufrido los mayores impactos ecológicos de la extracción de recursos para la producción de cerámica. Este tipo de análisis podría repetirse para todos los materiales utilizados en la fabricación de cerámica. Desde el punto de vista de la demanda, es necesario conocer mejor las preferencias de los consumidores, especialmente en lo que respecta a los materiales de construcción; esto podría ayudar a revelar si hay opciones más sostenibles que puedan sustituir a la cerámica sin comprometer su aplicación prevista. Un enfoque sociotécnico ofrece un marco para comprender las distintas facetas e interacciones de la industria, los obstáculos para su descarbonización, así como las oportunidades económicas y medioambientales asociadas a esta.