“La gran mayoría de las empresas desconocen cuál es el valor real que les puede aportar la integración de energía solar en sus procesos. Desde aspectos como reducir sus emisiones por uso de combustibles fósiles, las pérdidas por eficiencia energética que son importantes, los excedentes de calor que producen sus procesos, así como el valor de la automatización en el monitoreo de estos parámetros son, entre otros, aspectos estratégicos para la elaboración de una hoja de ruta hacia la reducción de las emisiones de carbono” explica María Teresa Cerda, Líder de Sistemas Solares Térmicos de Fraunhofer Chile.

En esta línea, uno de los estudios más innovadores llevado adelante por Fraunhofer Chile en conjunto con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Berlín, precisamente integrar el calor solar a la industria del cemento, sector productivo señalado como principal responsable de las emisiones de CO₂ en el mundo, con cerca de 8% de las emisiones de dióxido de carbono.

Calor Solar v/s Combustibles

“Hoy en día, la producción de cemento es uno de los procesos industriales más cruciales en todo el mundo, proporcionando, por un lado, la materia prima más importante para la edificación y otras actividades relacionadas con la construcción. Dado que la combustión del clinker (principal componente del cemento) se basa en gran medida en los combustibles fósiles y el propio proceso de calcinación produce dos tercios de las emisiones inevitables, las cuestiones medioambientales relacionadas con la consecución del Acuerdo Climático de París se agudizan aún más y son de gran actualidad” explica el autor de este estudio, el investigador Alexander Schmitt, del Área de Sistemas Solares Térmicos en Fraunhofer Chile.

La energía solar concentrada puede aportar un rol importante en evitar emisiones de CO₂. “En nuestra investigación lo que se hizo fue analizar la integración solar de una planta de producción de clinker de 3 000 toneladas diarias en el norte de Chile, precalentado el aire de combustión primario del horno rotatorio con un sistema de colectores parabólicos solar y un sistema de almacenamiento térmico. El resultado muestra que es necesaria una hibridación gradual de la calcinación solar hasta la plena integración solar en las plantas de cemento existentes, al tiempo que se desarrolla la tecnología de captura de carbono y el potencial de reutilización para combustibles sintéticos. Por lo tanto, los conceptos de combustión híbrida solar con combustibles alternativos han demostrado ser una tecnología crucial en almacenamientos de energía termoquímica para garantizar un funcionamiento continuo a altas temperaturas (900 – 1 500 °C)” agrega Schmitt, quien para desarrollar esta propuesta se basó entre otros desarrollos, en un estudio llevado adelante el Instituto de Investigación Solar DLR (Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt)

Capturando CO₂

Según explica Josefa Ibaceta, investigadora de Nuevas Tecnologías en Fraunhofer Chile, diversos proyectos como LEILAC, CEMCAP y ECRA operan desde hace más de seis años, desarrollando tecnologías de captura de carbono durante y después del proceso de calcinación. “Si bien la captura desde los gases de escape está más avanzada en su carrera hacia la implementación en el mercado, son las tecnologías de reducción de emisiones durante el proceso las que están proyectadas para ser más económicas, capaces de competir con los precios de la producción de CO₂ actual. Entre estas últimas se destaca la tecnología oxyfuel que sustituye el aire por oxígeno en el horno rotatorio, evitando subproductos de la calcinación y aumentando la concentración de CO₂ en los gases de escape para facilitar su captura. La implementación de esta tecnología planta de cemento Hocim’s Germany’s Lägerdorf mostró excelentes resultados en abril de este año” indica Ibaceta.

Además, la investigadora añade que a nivel internacional la vía para reducir las emisiones de CO₂ se centrará en la captura de carbono. “HeidelbergCement construirá la primera instalación de captura y almacenamiento de carbono a escala industrial del mundo en una fábrica de cemento en Brevik, Noruega. El propio Instituto Fraunhofer UMSICHT con el proyecto, “NuKoS” está desarrollando soluciones para utilizar el CO₂ de los gases de proceso de la industria del acero, hierro y cemento. Mientras tanto Thyssenkrupp ha patentado la tecnología oxyfuel (polysius) y ha trabajado con Linde plantas piloto” indicó la investigadora.

Oportunidad para la industria

“En el caso de Chile, esto debería ser un llamado de atención a los principales productores de cemento para que investiguen sus propias capacidades y proyecciones. Las alternativas tecnológicas ya están avanzando para proveer soluciones a nivel industrial y como hemos visto en nuestros propios análisis, el país cuenta con una posición privilegiada para estos desarrollos al contar con el tremendo potencial del recurso solar, en particular en la zona norte” destacó Frank Dinter, Gerente General de Fraunhofer Chile y Director Ejecutivo del Centro de Tecnologías para Energía Solar

En opinión de Dinter, “como Fraunhofer Chile estamos muy dispuestos y optimistas, sabemos que la I+D es clave para la descarbonización de la industria. Por eso la invitación que hacemos es aplicar las tecnologías alemanas en proyectos en Chile mediante el acoplamiento del sector con el Hidrógeno Verde y la descarbonización a gran escala para la producción de combustibles sintéticos. Tomemos el conocimiento avanzado y pongámoslo al servicio de nuestra matriz productiva”.