Captura de CO₂ en la industria cerámica: retos y soluciones tecnológicas para una descarbonización efectiva

La lucha contra el cambio climático se ha convertido en una prioridad estratégica a nivel global, especialmente tras la adopción del Acuerdo de París, que establece objetivos ambiciosos de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, en nuestro caso concreto, las emisiones de la industria cerámica.

Los sectores industriales intensivos en energía y emisiones enfrentan el reto de adaptar sus procesos para contribuir al cumplimiento de los objetivos establecidos sin comprometer su competitividad. En este contexto, el sector cerámico es un gran consumidor de energía, especialmente de gas natural, origen principal de las emisiones de CO₂ del sector.

El sector fabricante de baldosas cerámicas es un sector incluido en el Sistema Europeo de Comercio de Emisiones (EU ETS) y está considerado como uno de los sectores expuestos a riesgo de deslocalización o fuga de carbono, por lo que recibe asignaciones gratuitas de derechos de emisión. Sin embargo, los derechos gratuitos asignados no cubren el total de las emisiones generadas y hay previsión de que esta asignación se vaya reduciendo de manera significativa en los próximos años.

En nuestro sector, alrededor del 9% de estas emisiones corresponden a emisiones de proceso, procedentes de la descarbonatación de las materias primas, que no pueden ser eliminadas mediante un cambio de combustible. En este caso, dada su naturaleza inherente al proceso de producción cerámico, una alternativa para su reducción sería la implementación de tecnologías de captura de carbono.

El sector cerámico, por su carácter intensivo en consumo energético, lleva años invirtiendo en medidas de eficiencia como vía para mejorar su competitividad. A ello se suman los estrictos objetivos de reducción de emisiones establecidos por la Unión Europea, que obligan a las empresas a evaluar nuevas inversiones en tecnologías de descarbonización que les permitan garantizar el cumplimiento ambiental y avanzar hacia una producción más sostenible.

El papel de la captura de CO₂ en las emisiones en la industria cerámica

La industria cerámica afronta uno de los mayores retos de su historia reciente: reducir de forma significativa sus emisiones de dióxido de carbono (CO₂) para avanzar hacia los objetivos europeos de neutralidad climática. Aunque la electrificación, la eficiencia energética y el uso de combustibles renovables contribuirán de forma importante a este objetivo, existen emisiones difíciles de eliminar que continuarán presentes incluso en escenarios altamente descarbonizados.

En este contexto, las tecnologías de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) se posicionan como herramientas estratégicas para alcanzar reducciones profundas de emisiones. Sin embargo, la aplicación de estas tecnologías en el sector cerámico presenta desafíos específicos derivados de la composición compleja de los gases de combustión y de la variabilidad de los procesos industriales.

¿De dónde procede el CO₂ en la fabricación cerámica?

Las emisiones de CO₂ en las plantas cerámicas proceden principalmente de dos fuentes. Por un lado, la combustión de combustibles en hornos y secaderos, que genera emisiones asociadas al consumo energético. Por otro, la descomposición térmica de materias primas carbonatadas durante determinadas etapas del proceso, que da lugar a emisiones de proceso.

A diferencia de otras industrias intensivas en carbono, las corrientes gaseosas del sector cerámico suelen presentar concentraciones bajas-moderadas de CO₂ (1-5 %), elevadas temperaturas (alrededor de 100ºC) y la presencia de impurezas como partículas, compuestos de azufre, halógenos o trazas de compuestos orgánicos. Estas características condicionan de forma decisiva la viabilidad técnica y económica de cualquier sistema de captura.

Por este motivo, el diseño de una estrategia de captura eficiente debe contemplar no solo la tecnología de captura y separación del CO₂, sino que hace necesarios los procesos de acondicionamiento previo de los gases de combustión del proceso.

¿Qué condiciona su aplicación en una industria cerámica?

El pretratamiento constituye una etapa esencial para garantizar el correcto funcionamiento de las unidades de captura.

Las partículas en suspensión pueden provocar ensuciamiento y deterioro de equipos, mientras que contaminantes ácidos como SOx, entre otros, pueden reaccionar con los materiales adsorbentes o absorbentes, reduciendo significativamente su vida útil. Asimismo, la humedad y la temperatura de los gases deben ajustarse a las condiciones óptimas exigidas por cada tecnología y material utilizado en el proceso de captura de CO₂.

Entre las operaciones de pretratamiento más habituales destacan:

• Separación de partículas mediante filtros de mangas o sistemas cerámicos de filtración.
• Eliminación de compuestos ácidos mediante sistemas de depuración en seco o semiseco o bien materiales específicos para tal fin.
• Ajuste de temperatura mediante intercambiadores de calor.
• Control de humedad y condensación.
• Integración de sistemas de recuperación energética para minimizar penalizaciones energéticas.

La correcta selección de estas etapas puede determinar el éxito o fracaso de un proyecto de captura de CO₂ a escala industrial.

Tecnologías de captura de CO2 aplicables a la industria cerámica

Actualmente existen diversas alternativas tecnológicas con distintos grados de madurez.

Absorción química con aminas

Es la tecnología más desarrollada comercialmente. El CO₂ es capturado mediante disoluciones químicas capaces de absorber selectivamente este gas y liberarlo posteriormente mediante regeneración térmica.

Su principal ventaja es la elevada eficiencia de captura, que puede superar el 90 %. Sin embargo, presenta un importante consumo energético asociado a la regeneración del disolvente, la degradación del mismo, así como posible toxicidad de algunos de los disolventes utilizados.

Actualmente existen diversas alternativas tecnológicas con distintos grados de madurez.

Adsorción en materiales sólido

Los sistemas basados en adsorbentes sólidos, como carbones activados, zeolitas, materiales híbridos o estructuras metal-orgánicas (MOFs), están despertando un creciente interés debido a su potencial para reducir el consumo energético de los procesos de captura de CO₂. 

La investigación actual se centra en desarrollar materiales eficientes con alta selectividad frente al CO₂ y elevada estabilidad frente a contaminantes presentes en las corrientes reales de gases industriales.

Membranas de separación

Las tecnologías de membranas permiten separar el CO₂ aprovechando diferencias de permeabilidad entre gases. Sus principales ventajas son la modularidad y la ausencia de reactivos químicos. No obstante, requieren optimizar el pretratamiento para evitar problemas de degradación o pérdida de eficiencia de la membrana por contaminación. Por otra parte, las membranas requieren una presión de trabajo determinada para trabajar, no siendo suficiente el trabajo a presión atmosférica. 

Procesos híbridos

Una tendencia cada vez más relevante consiste en combinar varias tecnologías para maximizar la eficiencia global. La integración de membranas, adsorbentes y procesos de absorción química permite adaptar la solución a las características específicas de cada instalación cerámica.

Perspectivas de futuro: ¿Qué retos quedan para su implantación industrial?

La captura de CO₂ se perfila como una de las tecnologías a tener en cuenta para alcanzar una descarbonización profunda del sector cerámico. No obstante, su implantación requiere abordar simultáneamente aspectos tecnológicos, energéticos y económicos. 

En este escenario, el pretratamiento de gases emerge como un elemento fundamental para mejorar la eficiencia de captura, prolongar la vida útil de los sistemas y reducir costes operativos. 

Paralelamente, el desarrollo de nuevos materiales adsorbentes, procesos híbridos e iniciativas de valorización del CO₂ abrirá nuevas oportunidades para la competitividad y sostenibilidad de la industria. 

La combinación de innovación tecnológica, integración de procesos y colaboración entre empresas, centros tecnológicos y organismos sectoriales será clave para convertir la captura de carbono en una realidad industrial en los próximos años.