La industria del cemento se ha fijado objetivos ambiciosos para reducir las emisiones y avanzar hacia un futuro bajo en carbono.
Existen varias tecnologías nuevas prometedoras, como la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS), que pueden ayudar a la industria a descarbonizarse.
El apoyo gubernamental y los incentivos basados en el mercado son esenciales para acelerar la transición.
La transición hacia una industria del cemento baja en carbono es compleja y desafiante, pero es esencial para alcanzar los objetivos climáticos.
Descarbonizar la industria del cemento nunca ha sido tan importante. A nivel mundial, el cemento representa alrededor del 7 por ciento de las emisiones totales de gases de efecto invernadero (GEI), una de las mayores huellas de carbono sectoriales del planeta. Nuestra investigación sugiere que los volúmenes mundiales de producción de cemento se mantendrán estables hasta 2050, lo que significa que la industria debe realizar esfuerzos activos desde hoy para reducir las emisiones en línea con los objetivos de la industria y los objetivos globales.
Pero el cemento es especialmente difícil de descarbonizar, porque libera directamente CO2 en los procesos químicos durante su producción. Están surgiendo nuevas soluciones de descarbonización, desde nuevas aplicaciones de la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) en la producción de clínker hasta materiales innovadores y otras soluciones cementicias. Sin embargo, estas soluciones desplazarán significativamente el valor dentro de la industria. A medida que surjan nuevos modelos de negocio, se espera que los actores y proveedores de distintas soluciones compitan por la cuota de mercado.
Para los actores del cemento que buscan un lugar en un futuro de emisiones netas cero, las ofertas bajas en carbono serán clave para el éxito. Pero los actores deben actuar estratégicamente para imponerse en un mercado en transformación. Este artículo describe algunas de las soluciones más prometedoras para la descarbonización, entre ellas el clínker de menor huella de carbono, los aditivos, los materiales cementicios innovadores y la circularidad de los materiales, así como los factores que deben considerarse al realizar inversiones verdes y construir modelos de negocio en torno a ellas. La forma en que los actores del ecosistema del cemento combinen y equilibren estas soluciones determinará probablemente la trayectoria de descarbonización de la industria, así como qué actores ganarán ventaja competitiva con el tiempo.
El camino hacia una industria del cemento más verde
La industria del cemento y del hormigón ha establecido nuevos objetivos para reducir e incluso eliminar las emisiones, como los fijados por la Asociación Mundial del Cemento y el Hormigón (GCCA). Estos objetivos buscan una reducción del 20 por ciento de CO2 por tonelada métrica de cemento y del 25 por ciento de CO2 por metro cúbico de hormigón para 2030, en comparación con los niveles de 2020. La GCCA pide una descarbonización completa para 2050.
Durante las últimas décadas, los actores del cemento han recurrido a palancas tradicionales para reducir sus emisiones, como aumentar la eficiencia energética y sustituir el clínker y los combustibles tradicionales por opciones más sostenibles. Sin embargo, para alcanzar emisiones netas cero para 2050, el gasto anual de capital tendrá que casi duplicarse, hasta situarse en promedio en 60.000 millones de dólares entre 2021 y 2050. Estos costos, así como los de desarrollar tecnologías y procesos de descarbonización novedosos, han hecho que los actores de la industria sean cautelosos a la hora de adoptar innovaciones más recientes.
Algunos factores podrían ayudar a aliviar estas cargas de costos. Por ejemplo, los actores del cemento podrían beneficiarse de las primas verdes. Nuestro análisis sugiere que, a corto plazo, es poco probable que la oferta de cemento de menor huella de carbono pueda seguir el ritmo de la creciente demanda de los consumidores finales con objetivos ambiciosos de CO2, particularmente en Europa. Es probable que esto impulse primas verdes a corto plazo para el cemento. Ya observamos un aumento de la demanda en varios mercados actuales; por ejemplo, Hoffmann Green Cement Technologies está obteniendo primas elevadas por sus nuevos productos, y Cemex obtiene primas por sus productos de hormigón de menor huella de carbono. A medida que más materiales bajos en carbono estén disponibles para los consumidores finales, especialmente en Europa, se espera que estas primas disminuyan.
Además, una regulación de apoyo podría ayudar a acelerar la descarbonización. Por ejemplo, el crédito fiscal 45Q de la Ley de Reducción de la Inflación (IRA) de Estados Unidos ofrece incentivos fiscales para la tecnología CCUS en proyectos iniciados antes de enero de 2033. Asimismo, el Fondo de Innovación de la UE apoya la descarbonización industrial en Europa mediante la financiación de tecnologías innovadoras.
Vías innovadoras para alcanzar emisiones netas cero
Cuatro vías muestran una promesa particular para dirigirse de forma eficaz a los aspectos del cemento con alta intensidad de carbono y reducir su uso en el hormigón. Aunque algunas de estas soluciones requieren un desarrollo adicional para ser escalables, cada una tiene un potencial significativo de reducción de emisiones.
Clínker de menor huella de carbono facilitado por CCUS
El clínker, un intermediario que se utiliza como aglutinante en el cemento, es un componente central de los productos de cemento, pero su proceso de producción es altamente emisor. El clínker de menor huella de carbono utiliza la tecnología CCUS para capturar y gestionar estas emisiones de carbono antes de que se liberen. Aparte de abandonar por completo el clínker, la CCUS es la única tecnología conocida que aborda las emisiones de proceso en la producción de clínker. En teoría, la CCUS podría incluso ayudar a producir clínker con emisiones netas cero. Muchos productores de clínker ya se centran en implementar la CCUS, pero estas tecnologías suelen tener un precio elevado y aún no están probadas a escala en la industria. Como resultado, la CCUS ha sido explorada principalmente por los grandes actores establecidos. Además, la CCUS generalmente solo es económicamente viable en determinadas zonas que tienen acceso a capacidad de almacenamiento o salidas para el carbono capturado (por ejemplo, aplicaciones en las que se utiliza carbono mineralizado), apoyo gubernamental y energía renovable asequible, lo cual es especialmente importante para la producción de clínker.
En algunas ubicaciones, los actores establecidos están explorando la adaptación de activos existentes, lo que puede tener sentido donde haya capacidad de transporte y almacenamiento disponible, junto con el espacio necesario en las plantas existentes. Además, el clínker de menor huella de carbono habilitado por CCUS podría extenderse más con la construcción de nuevas megaplantas de emisiones netas cero en mercados con ventajas. Entre dichos mercados se incluyen zonas de Estados Unidos con energía renovable barata y apoyo de la IRA, así como ubicaciones en Europa con recursos renovables, sumideros de CO2, regulación favorable y capacidad de exportar al resto de Europa. Los actores pueden necesitar reestructurar sus estrategias de activos para beneficiarse de las ventajas de estos mercados, al tiempo que siguen atendiendo sus mercados existentes. Esto podría implicar producir clínker de menor huella de carbono en megaplantas y luego enviarlo a mercados locales para molerlo allí. Más allá de elegir los mercados en los que entrar, los actores del cemento también pueden beneficiarse de las economías de escala utilizando la IA en la logística y aprovechando plantas de mayor tamaño (de cuatro a seis millones de toneladas métricas al año). Las megaplantas construidas estratégicamente podrían reducir potencialmente los costos de producción del clínker de menor huella de carbono hasta en un 60 por ciento, lo que lo convierte en una opción más viable económicamente (Exhibit 1).
Aditivos
Los aditivos son sustancias que se añaden al hormigón para mejorar su rendimiento, como su durabilidad y trabajabilidad. También pueden reducir la cantidad de cemento necesaria en el hormigón, lo que reduce tanto los costos relacionados con el cemento como la huella de carbono del hormigón. Según nuestro análisis, los aditivos tienen el potencial de reducir las emisiones de CO2 en el hormigón hasta en un 30 por ciento con las normas actuales y hasta en un 50 por ciento con las normas actualizadas. Al reducir el volumen de cemento necesario, los aditivos adicionales permiten que el costo del hormigón se mantenga estable. Los aditivos también permiten mayores niveles de reciclaje del hormigón y el uso de refuerzo con fibras.
Sin embargo, actualmente algunos obstáculos dificultan la adopción generalizada de los aditivos. Las distintas aplicaciones del hormigón requieren distintos tipos de aditivos, y la incorporación de diferentes mezclas de hormigón puede hacer que la construcción sea más compleja de planificar y ejecutar. Además, los principales actores interesados pueden tener un conocimiento limitado sobre el potencial de descarbonización de los aditivos. En los mercados en los que los activos de cemento ofrecen rendimientos significativos, también existe un desafío de transición para los actores establecidos integrados, que tendrán que transformar sus propios modelos de negocio para aumentar el uso de aditivos en el hormigón premezclado (RMC).
Materiales cementicios innovadores
Los materiales cementicios alternativos, como el cemento de bajo carbono o el hormigón geopolimérico, históricamente han tenido dificultades para escalar. Sin embargo, las tendencias actuales de inversión y los rápidos avances tecnológicos han permitido a las startups transformar el espacio de los cementos alternativos con ofertas bajas en carbono.
En particular, los materiales cementicios suplementarios (SCM) ofrecen formas prometedoras de reducir significativamente la huella de carbono del cemento y el hormigón tradicionales. Los SCM tradicionales, como la ceniza volante, la escoria granulada de alto horno molida (GGBFS) y el humo de sílice, pueden utilizarse para reemplazar parcialmente el clínker usado en el cemento o el contenido de cemento usado en el hormigón. Esto puede tener beneficios tanto de sostenibilidad como de costos, pero los SCM normalmente no se aprovechan plenamente. En muchos mercados, las normas locales y regionales limitan el volumen de SCM tradicionales en el cemento en función de sus propiedades hidráulicas y cementicias. Por ejemplo, la Unión Europea limita la ceniza volante a un máximo del 35 por ciento, mientras que Estados Unidos la limita al 40 por ciento. Los nuevos SCM, como la arcilla calcinada, la caliza y el hormigón reciclado, pueden requerir una revisión de estas normas para maximizar tanto el rendimiento como el potencial de descarbonización del cemento y el hormigón, particularmente a medida que disminuye la disponibilidad de los SCM tradicionales.
Circularidad de los materiales
Las economías circulares tienen como objetivo minimizar el impacto ambiental del hormigón usando menos cemento virgen —y, por tanto, menos clínker— en su producción. Para impulsar la circularidad, los actores del cemento y del hormigón pueden emplear estrategias como la reutilización de residuos de hormigón y la incorporación de materiales reciclados en la producción de nuevo hormigón.
Con una mayor circularidad de los materiales, la propiedad de las demoliciones, los flujos de residuos y las tecnologías de separación será cada vez más importante en comparación con la propiedad de un horno, que hoy es el principal punto de control. Como resultado, nuevos actores, como startups centradas en la gestión de flujos de residuos y empresas de infraestructura que supervisan los residuos de proyectos de construcción, están entrando en el espacio cementicio. Sin embargo, el transporte y el procesamiento de residuos plantean desafíos logísticos que limitan la escalabilidad y hacen que las cadenas de valor de los residuos sean muy localizadas.
Aunque estas cuatro vías son complementarias, competirán por el crecimiento y la inversión, y el ritmo al que se adopten puede diferir notablemente entre mercados. A lo largo de la cadena de valor, los nuevos aditivos y el reciclaje podrían generar un gran valor, aunque el reciclaje es difícil de escalar. Los actores del cemento en el centro de la cadena tendrán que equilibrar el clínker de menor huella de carbono impulsado por la CCUS y las soluciones cementicias innovadoras para lograr el éxito a corto y largo plazo a medida que maduran las distintas tecnologías. Sus decisiones estarán impulsadas por el costo y facilitadas por los reguladores, las organizaciones industriales y los prescriptores que construyen vías hacia la descarbonización.
Nuevos modelos de negocio para capitalizar estas oportunidades
En los próximos años, los productores cementicios y los proveedores de soluciones y servicios tendrán que elegir qué estrategias y modelos de negocio desean implementar en la búsqueda del cemento de emisiones netas cero. Nuestro análisis ha identificado nueve posibles modelos de negocio futuros para los productores cementicios y los proveedores de soluciones, que van desde enfoques totalmente nuevos hasta ajustes menores al statu quo. La mayoría de estos modelos de negocio se basan en una solución específica adaptada para responder a una necesidad concreta. Al mismo tiempo, muchos de estos modelos de negocio son complementarios y pueden combinarse para lograr una mayor descarbonización.
Productores cementicios
A medida que la industria se descarboniza, podría surgir un nuevo panorama de productores cementicios que compitan por la cuota de mercado:
Actores tradicionales del cemento de bajo costo. A medida que las opciones de menor huella de carbono ganen mayor cuota de mercado, se espera que los últimos productores de cemento tradicional sean actores centrados en reducir costos. Probablemente serán actores pequeños a medianos en mercados lentos en descarbonizar que opten por llevar al límite las palancas tradicionales, incluida la maximización de la eficiencia energética y el uso de combustibles alternativos.
Productores de cemento de menor huella de carbono mediante adaptación de instalaciones. Los productores de cemento existentes pueden adaptarse para fabricar cemento con baja o nula huella de carbono mediante tecnologías de descarbonización como la CCUS. Estas pueden complementarse con soluciones cementicias, como una mayor proporción de SCM frente al clínker.
Disruptores de clínker y cemento de menor huella de carbono. Se espera que los disruptores entren con ofertas de clínker y cemento de menor huella de carbono. Las nuevas megaplantas de clínker y las instalaciones de molienda con capacidades de CCUS podrían producir cemento de emisiones netas cero, aunque los productos de cemento que utilicen clínker de menor huella de carbono podrían variar en sus emisiones, según la mezcla de materiales que empleen y su proceso de producción. Esto podría facilitarse mediante acuerdos de compra a largo plazo y la colaboración directa con promotores inmobiliarios y contratistas con visión de futuro.
Actores especializados que monetizan el CO2 (mineralización). Otro espacio emergente es la monetización del CO2 mediante mineralización. Los actores especializados podrían utilizar CO2 o residuos reciclados carbonatados en áridos y SCM, o directamente en la producción de hormigón durante los procesos de fabricación y curado.
Productores innovadores de SCM. Los actores que se centran en procesos y materiales novedosos podrían suministrar SCM como sustitutos parciales o totales del clínker. Pueden ser retadores o proveedores existentes de los actores establecidos. Los actores de este espacio también tienen la oportunidad de conceder licencias de su tecnología.
Proveedores de soluciones y servicios
Mientras los productores cementicios navegan la transición de materiales, otros actores con visión de futuro podrán encontrar oportunidades de negocio que los apoyen. Estos proveedores de soluciones podrían ofrecer clínker de menor huella de carbono, rellenos y mezclas de cemento especiales, que serán fundamentales para los productores de cemento de bajo carbono que realicen adaptaciones. Estas ofertas podrían reducir el costo de la descarbonización en el lado de la fabricación de cemento y hormigón, al tiempo que permiten el máximo rendimiento de los materiales y la menor huella de CO2 posible.
A medida que los actores innovan con soluciones a medida para satisfacer las necesidades de los clientes, podrían surgir varios proveedores de soluciones cementicias:
Recicladores de materiales de construcción. Estos actores serán propietarios de los residuos de construcción y demolición, controlando una fuente significativa de materias primas para nueva construcción.
Proveedores de CCUS como servicio. Los actores emergentes pueden ofrecer capacidades CCUS integrales, desde la tecnología y operación de unidades de captura de carbono hasta el almacenamiento de CO2 y su transporte a sumideros.
Proveedores de soluciones de productos químicos para la construcción. Los actores nuevos y consolidados pueden desarrollar productos químicos y aditivos innovadores que permitan una mayor proporción de materiales cementicios en el cemento, menos cemento en el hormigón y una mayor reciclabilidad del hormigón. Por ejemplo, Sika anunció el proyecto LC3 con el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana para reducir la cantidad de clínker tradicional necesaria en el cemento.
Actores de plataformas de optimización de mezclas de RMC. Las nuevas plataformas podrían ofrecer modelos de software como servicio basados en datos para la optimización de mezclas de RMC, lo que podría reducir la dependencia de los fabricantes de tipos específicos de cemento. Además, los actores de plataformas centrados en la tecnología que utilicen estos modelos podrían construir negocios relativamente menos intensivos en capital.
Lecciones para el futuro
Aún no está claro cuál de estas vías o modelos de negocio prevalecerá, pero surgen varios mensajes claros para los actores de la industria del cemento y los proveedores de soluciones.
En la transición energética, los actores establecidos tendrán que navegar entre enfoques impulsados por la CCUS y por los materiales cementicios, utilizando una combinación de tecnologías para alcanzar los objetivos de descarbonización y cubrir sus apuestas sobre qué receta triunfará a largo plazo. Según su estrategia, los actores establecidos pueden tomar medidas para asegurar fuentes de SCM tradicionales y materiales más ecológicos, o bien pueden innovar o adquirir nuevos SCM. Los actores establecidos también tienen mayor libertad para invertir en megaplantas de clínker de menor huella de carbono, lo que podría resultar una ventaja poderosa en el futuro.
Los innovadores pueden aprovechar las alianzas tecnológicas para desarrollar nuevos SCM y aditivos en el cemento y el hormigón. Estos nuevos SCM podrían utilizarse potencialmente en mayores proporciones, obteniendo ventajas tanto en volumen como en margen, y potencialmente dando lugar a nuevos acuerdos de precios basados en el rendimiento, porque se podría alcanzar el mismo valor con menos volumen. El posicionamiento regulatorio y la certificación serán clave en estos esfuerzos.
Para alcanzar las emisiones netas cero, la industria del cemento tendrá que realizar esfuerzos activos. Esto supondrá una auténtica transformación respecto a las formas de operar del pasado, y el momento de empezar a desarrollar esta capacidad es ahora. Si los actores establecidos y los disruptores pueden invertir estratégicamente en tecnologías y modelos de negocio innovadores, podrían estar bien posicionados para liderar el panorama de la industria que se avecina.
