La producción de cemento representa más del 6% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero, en gran parte debido al clínker, el componente principal del cemento cuya fabricación es altamente intensiva en energía y emite grandes cantidades de CO₂ al calcinar piedra caliza.
Frente a este problema, un grupo de investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha desarrollado un sistema basado en inteligencia artificial para buscar alternativas más sostenibles. Según su estudio publicado en Communications Materials, el sistema combina grandes modelos de lenguaje (LLM) con una red neuronal para evaluar la reactividad de 14.000 materiales descritos en 88.000 artículos científicos, así como de más de un millón de muestras de roca.
Una IA para predecir materiales cementantes
El modelo predice tres métricas clave de reactividad —liberación de calor, consumo de Ca(OH)₂ y agua ligada— utilizando datos como la composición química, tamaño de partícula, gravedad específica y contenido amorfo. Gracias a ello, es posible identificar materiales que pueden reaccionar con el agua y comportarse como el cemento, sin necesidad de someterlos a procesos de alta temperatura.
Entre los materiales evaluados destacan las cenizas volantes almacenadas, escorias no ferrosas, cenizas de biomasa, residuos de construcción y demolición, vidrio reciclado, cenizas de incineración de residuos municipales y relaves mineros. Muchos de estos ya se generan en grandes cantidades anualmente: por ejemplo, se producen 4.000 millones de toneladas de residuos de construcción y demolición al año, lo que equivaldría al volumen de cemento Portland que se fabrica globalmente.
Reducción masiva de emisiones
El modelo del MIT sugiere que hasta el 50% del cemento mundial podría ser sustituido por estos residuos, reduciendo las emisiones globales de gases de efecto invernadero en un 3%. Este impacto sería similar a eliminar 260 millones de vehículos de las carreteras estadounidenses.
Además, al identificar también rocas naturales con alta reactividad, como ignimbritas, tobas silícicas, pumitas y ciertas arcillas, se abre la posibilidad de emplear recursos ampliamente disponibles en zonas sísmicas y de rift como los Andes, el Gran Valle del Rift o los Apalaches.
De Roma al futuro
Algunas de estas rocas, como la ignimbrita y la pumita, ya fueron utilizadas en la Antigua Roma para construir estructuras duraderas como el Foro o los mercados de Trajano. Su capacidad de reaccionar con la cal sin necesidad de cocción térmica demuestra su potencial como precursores cementantes naturales.
El reto ahora es industrializar su uso a gran escala, garantizando que cumplan con estándares de resistencia, durabilidad y seguridad ambiental. El estudio del MIT también propone estrategias para activar químicamente los materiales menos reactivos, como la vitrificación o la molienda intensa.
Un avance hacia el cemento verde
El desarrollo de este modelo supone un paso crucial hacia la descarbonización del cemento, un material omnipresente en la construcción. Con esta herramienta, la industria podría diseñar mezclas de cemento más sostenibles, adaptadas a la disponibilidad regional de materiales y optimizadas en base a predicciones fiables de su comportamiento.
Además, al estar disponible públicamente el código del modelo en GitHub, se facilita su adopción por otras instituciones y empresas.
Con este enfoque, el cemento del futuro podría ser no solo más ecológico, sino también más local, reutilizando residuos industriales y rocas autóctonas como ingredientes clave para una construcción más sostenible.
Puedes ampliar información sobre el estudio en la publicación de Nature.
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