La descarbonización de 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 huellas de carbono sectoriales más grandes del planeta.1 Nuestras investigaciones sugieren que los volúmenes de producción mundial de cemento se mantendrán estables hasta 2050, lo que significa que el sector debe hacer esfuerzos activos hoy para reducir las emisiones en línea con los objetivos industriales y globales.
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Pero el cemento es particularmente difícil de descarbonizar, porque libera directamente CO2 en los procesos químicos durante su producción.2 Están surgiendo nuevas soluciones de descarbonización, desde aplicaciones de captura, utilización y almacenamiento de carbono (carbon capture, utilization, and storage, o CCUS) en la producción de clínker hasta materiales innovadores y otras soluciones con las propiedades del cemento. Sin embargo, estas soluciones cambiarán significativamente el valor dentro de la industria. A medida que surgen nuevos modelos de negocio, se espera que los actores y proveedores de diferentes soluciones compitan por la cuota de mercado.
Para los productores de cemento que buscan un lugar en un futuro de cero emisiones netas, las ofertas con bajas emisiones de carbono serán clave para el éxito. Pero deben actuar estratégicamente para salir bien parados en un mercado cambiante.3 Este artículo describe algunas de las soluciones más prometedoras para la descarbonización –incluido el clínker, los aditivos, los materiales cementantes innovadores y la circularidad de los materiales–, así como los factores a considerar al realizar inversiones verdes y desarrollar modelos de negocio en torno a ellas. La forma en que los actores del ecosistema del cemento combinen y equilibren estas soluciones probablemente determinará la trayectoria de descarbonización de la industria, así como qué operadores obtendrán una ventaja competitiva con el tiempo.
El camino hacia una industria del cemento más ecológica
La industria del cemento y el concreto ha establecido nuevos objetivos para reducir e incluso eliminar las emisiones, como los fijados por la Asociación Mundial del Cemento y el Concreto (Global Cement and Concrete Association, o GCCA). Estos objetivos persiguen una reducción del 20 por ciento de CO2 por tonelada métrica de cemento y del 25 por ciento de CO2 por metro cúbico de concreto para 2030 en comparación con los niveles de 2020. La GCCA apunta a la descarbonización total para 2050.4
Durante las últimas décadas, los actores del cemento han recurrido a palancas tradicionales para reducir sus emisiones, como aumentar la eficiencia del combustible y sustituir el clínker y los combustibles tradicionales por opciones más sostenibles. No obstante, para alcanzar las cero emisiones netas en 2050, el gasto de capital anual deberá casi duplicarse hasta alcanzar los $60 mil millones de dólares, en promedio, entre 2021 y 2050.5 Estos costos, así como los costos de desarrollar nuevas tecnologías y procesos de descarbonización, han hecho que los actores de la industria sean cautelosos a la hora de adoptar innovaciones más recientes.
Algunos factores podrían ayudar a aliviar esta carga de costos. Por ejemplo, las cementeras podrían beneficiarse de las primas verdes. Nuestro análisis sugiere que, a corto plazo, es poco probable que el suministro de cemento con bajas emisiones de carbono siga el ritmo de la creciente demanda de los consumidores finales con objetivos ambiciosos de CO2, sobre todo en Europa. Es probable que esto impulse las primas verdes a corto plazo para el cemento. Ya vemos un aumento de la demanda en varios mercados actuales; por ejemplo, Hoffmann Green Cement Technologies está captando primas por sus nuevos productos, y Cemex está obteniendo primas por sus productos de concreto con bajas emisiones de carbono. A medida que haya más materiales con bajas emisiones de carbono disponibles para los consumidores finales, especialmente en Europa, se espera que estas primas disminuyan.
Además, una normativa favorable podría contribuir a acelerar la descarbonización. Por ejemplo, el crédito fiscal “45Q” de la Ley de Reducción de la Inflación (Inflation Reduction Act, o IRA) de Estados Unidos ofrece incentivos fiscales para la tecnología CCUS para proyectos iniciados antes de enero de 2033.6 De manera similar, el Fondo de Innovación de la UE apoya la descarbonización de la industria en Europa financiando tecnologías innovadoras.
Caminos innovadores para alcanzar las cero emisiones netas
Hay cuatro vías particularmente prometedoras para abordar eficazmente los aspectos del cemento que más carbono emiten y reducir su uso en el concreto. Aunque algunas de estas soluciones requieren un mayor desarrollo para ser escalables, cada una tiene un potencial de reducción significativo.
Clínker con menos carbono facilitado por CCUS
El clínker, un intermediario utilizado como aglutinante en el cemento, es un componente básico de los productos de cemento, pero su proceso de producción es altamente emisivo. El clínker con bajas emisiones de carbono utiliza la tecnología CCUS para capturar y gestionar estas emisiones de carbono antes de que sean liberadas.7 Aparte de abandonar por completo el clínker, CCUS es la única tecnología conocida que aborda las emisiones del proceso de producción de clínker. En teoría, CCUS podría incluso ayudar a producir clínker con cero emisiones netas.8 Muchos productores de clínker ya se están centrando en implementar CCUS, pero estas tecnologías a menudo tienen un precio elevado y aún no se han probado a escala en la industria. En consecuencia, las empresas más grandes son las que más han explorado CCUS. Además, CCUS suele ser económicamente viable solo 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 que es particularmente importante para la producción de clínker.
En algunos lugares, los operadores tradicionales están estudiando la posibilidad de adaptar los activos existentes, lo que puede tener sentido cuando se dispone de capacidad de transporte y almacenamiento, junto con el espacio necesario en las plantas existentes. Además, el clínker con bajas emisiones de carbono habilitado por CCUS podría generalizarse con la construcción de nuevas megaplantas de cero emisiones netas en mercados favorecidos. Estos mercados incluyen zonas en Estados Unidos con energía renovable barata y respaldo de la IRA, así como lugares de Europa con recursos renovables, sumideros de CO2, reglamentación favorable y capacidad para exportar a toda Europa. Es posible que los operadores necesiten reestructurar sus estrategias de activos para beneficiarse de las ventajas de estos mercados sin dejar de atender a sus mercados actuales. Esto podría implicar producir clínker con bajas emisiones de carbono en megaplantas y luego enviarlo a los mercados locales y molerlo allí. Más allá de elegir los mercados en los que entrar, las cementeras también pueden beneficiarse de las economías de escala usando la IA en la logística y aprovechando plantas más grandes (de entre cuatro y seis millones de toneladas métricas al año). Las megaplantas construidas estratégicamente podrían reducir potencialmente los costos de producción de clínker con bajas emisiones de carbono hasta en un 60 por ciento, convirtiéndolo en una opción económicamente más viable (Gráfica 1).
Aditivos
Los aditivos son sustancias que se añaden al concreto para mejorar su rendimiento, durabilidad y trabajabilidad. También pueden reducir la cantidad de cemento necesaria en el concreto, lo que disminuye los costos relacionados con el cemento y la huella de carbono del concreto. Según nuestro análisis, los aditivos tienen el potencial de reducir las emisiones de CO2 en el concreto hasta en un 30 por ciento con los estándares vigentes y hasta en un 50 por ciento con los estándares actualizados. Al reducir el volumen de cemento necesario, los aditivos adicionales permiten que el costo del concreto se mantenga estable. Los aditivos también permiten mayores niveles de reciclaje del concreto y el uso de refuerzo de fibra.
Sin embargo, algunos obstáculos dificultan actualmente la adopción generalizada de los aditivos. Las diferentes aplicaciones del concreto requieren diferentes tipos de aditivos, y la incorporación de diferentes mezclas de concreto puede hacer que la construcción sea más compleja de planear y ejecutar. Además, las partes interesadas clave pueden tener un conocimiento limitado sobre el potencial de descarbonización de los aditivos. En los mercados en los que los activos de cemento ofrecen retornos significativos, también existe un desafío de transición para los operadores tradicionales integrados, que tendrán que alterar sus propios modelos de negocio para aumentar los aditivos en el concreto premezclado (ready-mix concrete, o RMC).
Materiales cementantes innovadores
Los materiales cementantes alternativos, como el cemento con bajas emisiones de carbono o el concreto geopolímero, han tenido históricamente dificultades para escalar. Sin embargo, las tendencias de inversión actuales y los rápidos avances tecnológicos han permitido a las empresas emergentes irrumpir en el espacio de los cementos alternativos con ofertas bajas en carbono. Por ejemplo, Brimstone sustituye la piedra caliza en la producción tradicional de cemento por roca de silicato de calcio, y Sublime Systems utiliza un proceso electroquímico que elimina la necesidad de un horno. Aunque estos enfoques son novedosos, los datos de inversión indican que el apetito por materiales cementantes alternativos es alto: Brimstone anunció una ronda de financiamiento de $55 millones de dólares en 2022, y Sublime Systems ha recaudado más de $40 millones de dólares en dos rondas de financiamiento desde 2021.9
Proyecciones de mercado para la oferta de cementantes
Los mercados locales desempeñan un papel importante en la configuración de la oferta y la demanda de diferentes productos cementantes, lo que hace que las tendencias globales sean algo difíciles de predecir. Sin embargo, se esperan algunas trayectorias generales en los próximos años (Gráfica).
Clínker tradicional. Se espera que la demanda de clínker tradicional se reduzca a medida que el mercado de la construcción aumente sus necesidades de materiales sostenibles. También se espera que disminuya la producción de clínker tradicional, ya que algunas instalaciones de producción se modernizarán con tecnología de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) para fabricar clínker con menos carbono. Se espera que los márgenes se mantengan estables o fluctúen solo ligeramente, dependiendo de las condiciones locales.
Clínker con menos carbono. Se espera que la demanda y la oferta de clinker con bajas emisiones de carbono habilitado por CCUS aumente (a partir de cero en la actualidad),1 pero en última instancia se limitará a la producción en mercados con acceso ventajoso a sumideros de CO2, materias primas, apoyo gubernamental y energías renovables. Esto probablemente implicará un exceso de demanda y podría permitir que los productores de clínker con bajas emisiones de carbono cobren una prima. Una encuesta realizada por McKinsey en 2021 encontró que dos tercios de los desarrolladores y contratistas esperaban que estas primas se materializaran, pero aún es demasiado pronto para estimar su magnitud. El costo de producción de clínker con bajas emisiones de carbono podría ser hasta un 45 por ciento superior al del clínker tradicional,2 pero esta prima de costo podría reducirse significativamente para las megaplantas en mercados favorecidos que producen clínker con bajas emisiones de carbono a gran escala.
Materiales cementantes suplementarios tradicionales (SCM). Los SCM tradicionales, como la escoria granulada de alto horno y las cenizas volantes, provienen tradicionalmente de industrias pesadas (plantas siderúrgicas y centrales de carbón, respectivamente). Aunque el valor de estos SCM está aumentando, se espera que su oferta siga disminuyendo a medida que las industrias pesadas se descarbonicen. Esto podría aumentar los márgenes y deslocalizar aún más las estrategias de abastecimiento.
SCM innovadores. Nuestro análisis sugiere que los SCM producidos mediante procesos novedosos se beneficiarán de una mayor demanda y de una ventaja de costos con respecto al clínker con bajas emisiones de carbono habilitado por CCUS, y se espera que el potencial de márgenes elevados impulse la inversión. Los actores deberán garantizar el acceso a estos nuevos materiales desde el principio para no perderse nada.
En particular, los materiales cementantes suplementarios (supplementary cementitious materials, o SCM) ofrecen formas prometedoras de reducir significativamente la huella de carbono del cemento y el concreto tradicionales. Los SCM tradicionales, como las cenizas volantes, la escoria granulada molida de alto horno (ground granulated blast furnace slag, o GGBFS) y el humo de sílice, pueden utilizarse para reemplazar parcialmente el clínker utilizado en el cemento o el contenido de cemento utilizado en el concreto. Esto puede tener ventajas tanto en términos de sostenibilidad como de costos, pero los SCM no suelen aprovecharse 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 cementantes. Por ejemplo, la Unión Europea limita las cenizas volantes a un máximo del 35 por ciento, mientras que Estados Unidos las limita al 40 por ciento.10 Los nuevos SCM, como la arcilla calcinada, la piedra caliza y el concreto reciclado, pueden requerir una reevaluación de estos estándares para maximizar tanto el rendimiento como el potencial de descarbonización del cemento y el concreto, especialmente a medida que disminuye la disponibilidad de los SCM tradicionales (véase el recuadro: “Proyecciones de mercado para la oferta de cementantes”).
Circularidad de los materiales
Las economías circulares tienen como objetivo minimizar el impacto ambiental del concreto utilizando menos cemento virgen –y, por lo tanto, menos clínker– en su producción.11 Para impulsar la circularidad, los actores del cemento y el concreto pueden utilizar estrategias como la reutilización de residuos de concreto y la incorporación de materiales reciclados en la producción de concreto nuevo.
Con una mayor circularidad de los materiales, poseer las tecnologías de demolición, flujos de desechos y separación será cada vez más importante en comparación con poseer un horno, el principal punto de control actual. Como resultado, nuevos actores, como las start-ups centradas en la gestión del flujo de residuos y las empresas de infraestructura que supervisan los residuos de los proyectos de construcción, están entrando al espacio de los cementos. Sin embargo, el transporte y el procesamiento de los residuos plantean retos logísticos, lo que limita la escalabilidad y hace que las cadenas de valor de los residuos estén muy localizadas.
Si bien estas cuatro vías son complementarias, competirán por el crecimiento y la inversión, y el ritmo al que se adopten puede diferir marcadamente de un mercado a otro. A lo largo de la cadena de valor, los nuevos aditivos y el reciclaje podrían crear un gran valor, aunque el reciclaje es difícil de escalar. Las empresas cementeras en el medio necesitarán equilibrar el clínker con bajas emisiones de carbono impulsado por CCUS y las soluciones cementantes innovadoras para lograr el éxito a corto y largo plazos a medida que maduren las diferentes tecnologías. Sus decisiones serán impulsadas por los costos y se verán facilitadas por los reguladores, las organizaciones industriales y los prescriptores que construyan vías hacia la descarbonización.
Nuevos modelos de negocio para capitalizar estas oportunidades
En los próximos años, los productores de cemento y los proveedores de soluciones y servicios deberán elegir qué estrategias y modelos de negocio desean implementar en la búsqueda del cemento de cero emisiones netas. Nuestro análisis ha identificado nueve posibles modelos de negocio futuros para los productores de cemento y los proveedores de soluciones, que van desde enfoques completamente nuevos hasta ajustes menores al statu quo. La mayoría de estos modelos de negocio giran en torno en una solución específica adaptada a una necesidad concreta. Al mismo tiempo, muchos de estos modelos de negocio son complementarios y pueden combinarse para lograr una mayor descarbonización.
Productores de cementantes
A medida que la industria se descarboniza, podría surgir un nuevo panorama de productores de cementantes para competir por la cuota de mercado:
- Cementeros tradicionales de bajo costo. A medida que las opciones con bajas emisiones de carbono ganen cuota de mercado, se espera que los últimos productores de cemento tradicional sean operadores centrados en reducir costos. Es probable que se trate de actores pequeños y medianos en mercados de descarbonización lenta que opten por superar los límites de las palancas tradicionales, incluida la maximización de la eficiencia energética y el uso de combustibles alternativos.
- Productores de cemento con bajas emisiones de carbono modernizados. Los productores de cemento existentes pueden modernizarse para fabricar cemento con emisiones de carbono bajas o nulas aprovechando tecnologías de descarbonización como CCUS. Éstas se pueden complementar con soluciones cementantes, como una mayor relación SCM-clínker.
- Disruptores de cemento y clínker con bajas emisiones de carbono. Se espera la entrada de disruptores con ofertas de clínker y cemento con bajas emisiones de carbono. Las nuevas megaplantas de clínker y las instalaciones de molienda con capacidades de CCUS podrían producir cemento de cero emisiones netas, aunque los productos de cemento que utilizan clínker bajo en carbono podrían variar en su nivel de emisiones, dependiendo de la mezcla de materiales que utilicen y de su proceso de producción. Esto podría facilitarse mediante acuerdos de compra 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 la mineralización. Los actores especializados podrían utilizar CO2 o residuos reciclados carbonatados en agregados y SCM, o directamente en la producción de concreto durante los procesos de fabricación y curado.
- Productores innovadores de SCM. Los actores centrados en procesos y materiales novedosos podrían suministrar SCM como reemplazos parciales o totales del clínker. Puede tratarse de competidores o de proveedores ya existentes de las empresas tradicionales. Los operadores en este espacio también tienen la oportunidad de licenciar su tecnología.
Proveedores de soluciones y servicios
A medida que los productores de cemento naveguen por 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, rellenos y mezclas especiales de cemento con bajas emisiones de carbono, que serán fundamentales para los productores de cemento con bajas emisiones de carbono readaptados. Estas ofertas podrían reducir el costo de la descarbonización en el lado de la fabricación de cemento y concreto, al tiempo que permiten el máximo rendimiento de los materiales y la menor huella de CO2 posible.
A medida que los actores innovan en soluciones a medida para satisfacer las necesidades de los clientes, podrían surgir varios proveedores de soluciones cementantes:
- Recicladores de materiales de construcción. Estos actores serán los propietarios de los residuos de construcción y demolición, controlando una importante fuente de materias primas para las nuevas construcciones.
- Proveedores de CCUS como servicio. Los operadores emergentes pueden ofrecer capacidades de CCUS integrales, desde la tecnología y la operación de las unidades de captura de carbono hasta el almacenamiento y el transporte de CO2 hasta los sumideros.
- Proveedores de soluciones químicas para la construcción. Los actores nuevos y establecidos pueden desarrollar productos químicos y aditivos innovadores que permitan una mayor proporción de materiales cementantes en el cemento, menos cemento en el concreto y una mayor reciclabilidad del concreto. Por ejemplo, Sika anunció el proyecto LC3 con el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana para reducir la cantidad de clínker tradicional necesario en el cemento.
- Operadores de la plataforma de optimización de mezclas RMC. Las nuevas plataformas podrían ofrecer modelos de software como servicio basados en datos para la optimización de mezclas RMC, lo que podría reducir la dependencia de los fabricantes de tipos de cemento específicos. Además, los operadores de plataformas centradas en la tecnología que utilicen estos modelos podrían crear negocios relativamente menos intensivos en capital.
Lecciones para el futuro
Aún no se sabe cuál de estos caminos o modelos de negocio triunfará, pero hay varios mensajes claros para los actores de la industria del cemento y los proveedores de soluciones.
En la transición energética, los operadores tradicionales tendrán que navegar entre los enfoques basados en CCUS y los basados en el cemento, utilizando una combinación de tecnologías para cumplir los objetivos de descarbonización y cubrir sus apuestas sobre qué receta ganará a largo plazo. Dependiendo de su estrategia, los operadores tradicionales pueden tomar medidas para asegurarse fuentes de SCM tradicionales y materiales más ecológicos, o pueden innovar o adquirir nuevos SCM. Los operadores tradicionales también tienen más libertad para invertir en megaplantas de clínker con bajas emisiones de carbono, lo que podría ser una poderosa ventaja en el futuro.
Mientras tanto, los disruptores, como los proveedores de soluciones y servicios, pueden aprovechar los datos y el análisis para ayudar a los clientes finales a gestionar la transición de materiales.12 Los innovadores pueden aprovechar las asociaciones tecnológicas para desarrollar nuevos SCM y aditivos en el cemento y el concreto. Estos nuevos SCM podrían usarse posiblemente en mayores proporciones, obteniendo ventajas tanto en volumen como en márgenes, y potencialmente dando lugar a nuevos acuerdos de fijación de precios basados en el rendimiento, porque con menos volumen se podría conseguir el mismo valor. El posicionamiento regulatorio y la certificación serán clave en estos esfuerzos.
Para alcanzar las cero emisiones netas, la industria del cemento tendrá que comprometerse activamente. Ésta será una verdadera transformación de las formas de operar del pasado, y ahora es el momento de comenzar a construir este músculo. Si los operadores tradicionales y los disruptores pueden invertir estratégicamente en tecnologías y modelos de negocio innovadores, podrían estar bien posicionados para liderar el panorama industrial que se avecina.