"Sabes, el cemento está en todas partes", dice Nikolaos Vlasopoulos, un ingeniero ambiental en el Imperial College de Londres, mientras está sentado en una sala de conferencias de la universidad iluminada en un enorme edificio de siete pisos sostenido por el tema de la conversación. "Está a nuestro alrededor".
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El sueño de Nikolaos Vlasopoulos es desarrollar un nuevo material cuya producción, a diferencia de la del cemento tradicional, absorba dióxido de carbono. Si tiene éxito, ayudaría a reducir un factor importante en el cambio climático y reivindicaría un avance audaz en la tecnología de la construcción. (John Ritter) 
La planta piloto de Novacem es la primera fábrica de cemento en el centro de Londres desde la época romana. (Alex Masi) 
Vlasopoulos solía trabajar en una fábrica de cemento con su tío, quien ahora se burla de él: "Vas a cerrar mi negocio". (Alex Masi) 
Novacem planea probar su cemento experimental (arriba: bloques de muestra) primero en estructuras como casetas de perro y patios. (Alex Masi) 
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El año pasado, el mundo produjo 3.600 millones de toneladas de cemento, la mezcla mineral que se solidifica en concreto cuando se agrega al agua, arena y otros materiales, y esa cantidad podría aumentar en mil millones de toneladas para 2050. A nivel mundial, la única sustancia que las personas usan más que el hormigón, en volumen total, es agua.
Las virtudes del cemento, dice Vlasopoulos, han sido claras durante mucho tiempo: es económico, vertible y, de alguna manera inexplicable, se vuelve duro como una roca. Pero rara vez se reconoce otro detalle importante: el cemento está sucio. No está sucio, ya que no se quitará la ropa, aunque ese problema ha acosado a los trabajadores de la construcción durante siglos. El ingrediente clave es la piedra caliza, en su mayoría carbonato de calcio, los restos de criaturas marinas sin cáscara. La receta para hacer cemento requiere calentar la piedra caliza, que requiere combustibles fósiles. Y cuando se calienta, la piedra caliza envía gas de dióxido de carbono a la atmósfera, donde atrapa el calor y contribuye al calentamiento global. La producción de cemento es responsable del 5 por ciento de las emisiones de dióxido de carbono producidas por el hombre en el mundo; En los Estados Unidos, solo el consumo de combustibles fósiles (para transporte, electricidad, fabricación de productos químicos y otros usos) y la industria del hierro y el acero liberan más gases de efecto invernadero. Y con países en auge como China e India que usan cemento para construir su ascenso, la suciedad del cemento se perfila como uno de los principales inconvenientes de la globalización.
Si el público en general pasa por alto la enorme contribución del cemento a la contaminación del aire, Vlasopoulos, de 31 años, lo conoce desde hace algún tiempo. Creció en Patras, un puerto griego. Su padre era ingeniero y su madre trabajaba en un banco, y durante los veranos de Vlasopoulos en la casa de la universidad Dimokrition Panepistimion Thrakis, donde estudió ingeniería ambiental, trabajó en una fábrica de cemento con su tío. Esto fue fortuito. Su trabajo consistía en ensamblar el equipo que medía los niveles de emisión de dióxido de carbono. Eran altos; Por lo general, una fábrica produce casi una tonelada de dióxido de carbono por cada tonelada de cemento. Vlasopoulos pensó que el trabajo era interesante, pero no vio cemento en su futuro. Era aburrido, viejo, estaba sucio.
Luego, uno de sus profesores en el Imperial College, donde trabajaba en una maestría en ingeniería, recibió fondos para examinar un nuevo tipo de cemento fabricado por una empresa australiana. El profesor, Christopher Cheeseman, persuadió a Vlasopoulos para colaborar en el proyecto y obtener un doctorado. "Esta fue una oportunidad para hacer un buen trabajo", dijo Vlasopoulos en su manera típicamente discreta.
La gente ha estado tratando de construir un cemento mejor desde casi el comienzo de la historia. Hace más de 2.000 años, los romanos idearon una mezcla de cal, cenizas volcánicas y trozos de piedra para formar hormigón, que se utilizó para hacer puertos, monumentos y edificios, el pegamento de las primeras ciudades, incluidos el Panteón y el Coliseo. En la década de 1820, en Leeds, Inglaterra, a unas 200 millas del Imperial College, un albañil llamado Joseph Aspdin inventó el cemento moderno. Aspdin calentó una mezcla de piedra caliza finamente molida y arcilla en su cocina. Después de agregar agua, la mezcla se endureció. Voilà: el bloque de construcción de la Revolución Industrial nació. Debido a que el material parecía una piedra de construcción popular de la Isla de Portland, Aspdin llamó a su invención cemento Portland. La patente, emitida en 1824, era para "una mejora en el modo de producir una piedra artificial".
Los desarrolladores australianos habían probado una nueva receta, mezclando cemento Portland con óxido de magnesio. Esperaban reducir las emisiones de carbono porque el óxido de magnesio puede tomar el lugar de parte de la piedra caliza, y el óxido de magnesio no tiene que calentarse a una temperatura tan alta. La piedra caliza se debe calentar a 2.600 grados Fahrenheit, pero el óxido de magnesio se puede preparar para cemento a 1.300 grados, una temperatura que se puede alcanzar con biomasa y otros combustibles que liberan menos carbono, reduciendo el consumo de combustibles fósiles.
Pero Vlasopoulos descubrió rápidamente que la mezcla no reducía las emisiones generales de dióxido de carbono. En algunas pruebas, las emisiones casi se duplicaron, porque el óxido de magnesio en sí mismo se produce al calentar carbonatos de magnesio, un proceso que libera dióxido de carbono.
"Recuerdo que me sentí muy decepcionado porque cuando ves que el proyecto en el que estás trabajando no es realmente lo que pensabas que iba a ser, pierdes la motivación", dijo. "Pero sentimos que era un proyecto que valía la pena, una idea que valía la pena, así que tratamos de encontrar otra forma de resolver el problema".
Cuando Vlasopoulos abordó la cuestión, en 2004, las grandes firmas de cemento de todo el mundo estaban buscando nuevas formas de hacer que el cemento Portland fuera más aceptable para el medio ambiente. Los productores agregaron subproductos de acero, como la escoria; residuos de carbón, como cenizas volantes; y otros materiales, como el óxido de magnesio, para aumentar la masa de la mezcla de cemento, lo que requiere menos cemento Portland. Experimentaron con aditivos minerales para reducir las temperaturas necesarias para preparar los materiales.
Pero es difícil modificar un producto cuya química no se entiende bien. "Nunca hemos sabido realmente la química exacta de cómo se endurece este material", dijo Hamlin Jennings, experto en química del cemento y jefe del Centro de Sostenibilidad del Concreto del MIT, una de varias iniciativas académicas para forjar cemento "verde". "No creo que haya ningún material de construcción utilizado en el mundo hoy que sea menos conocido que el cemento Portland".
Mientras las compañías de cemento estaban jugando con el original, Vlasopoulos tomó otra táctica. "Solo se puede hacer mucho con el cemento Portland para mejorarlo", dijo. "Es lo que es. Es el material con el que comienzas. Tuvimos que idear algo más ”. A Vlasopoulos le gustó la idea de usar óxido de magnesio como reemplazo de la piedra caliza para formar el cemento, pero necesitaba otro material para endurecerlo. Mezclar óxido de magnesio solo con agua no lo haría, la mezcla se vuelve fangosa. Y necesitaba encontrar una fuente de óxido de magnesio que no liberase tanto dióxido de carbono. La clase de material en la que se decidió fue silicatos de magnesio, compuestos libres de carbono derivados del talco, serpentina, olivina u otros minerales. El suministro mundial de estos minerales es de aproximadamente 10, 000 mil millones de toneladas, un factor importante porque si uno se queda sin harina, no se pueden hornear más pasteles.
Vlasopoulos no está exactamente interesado en explicar cómo funciona su compuesto experimental. Su salsa secreta es quizás un secreto muy lucrativo. Se han presentado varias patentes. Revelará esto: hace unos años, comenzó a mezclar óxido de magnesio con otros compuestos químicos que creó y el agua. La mezcla se endureció en una pequeña bola. Lo trajo a la oficina de Cheeseman. "Se podía sentir el calor saliendo de esta pequeña bola", dijo Cheeseman. "Algo estaba sucediendo claramente". Las reacciones químicas se dispararon; Se estaba liberando energía. No se entusiasmaron demasiado. "Quiero decir, estamos hablando de cemento aquí, no es exactamente lo más sexy del mundo", dijo Cheeseman. "No estaba corriendo por los pasillos haciendo volteretas, pero fue interesante".
Los químicos que Vlasopoulos mezcla con óxido de magnesio y agua para endurecer el cemento son carbonatos de magnesio, que él produce al agregar dióxido de carbono a otras materias primas. Eso significa que el cemento, en algunos escenarios, no es solo carbono neutral, es carbono negativo. Por cada tonelada de cemento Vlasopoulos producida, se podría absorber una décima parte de una tonelada de dióxido de carbono.
Finalmente, Vlasopoulos, con la ayuda de Cheeseman, comenzó una compañía, Novacem, para desarrollar un nuevo cemento. La firma, con más de una docena de empleados y asociaciones con algunas de las compañías de cemento más grandes del mundo, está ubicada en una incubadora de negocios para compañías de alta tecnología en Imperial College. Mientras que otras compañías en las instalaciones son nuevas empresas de ciencias de la vida, con laboratorios de microbiología llenos de máquinas de secuenciación de genes y colecciones de tubos de ensayo, el laboratorio de Novacem es una planta espaciosa que produce ruidos fuertes, cargas de polvo y cubos tras cubos de cemento. Es la primera fábrica de cemento en el centro de Londres desde la época de los romanos.
Los trabajadores que usan cascos, gafas protectoras, máscaras y batas blancas de laboratorio operan una versión en miniatura de una planta de cemento no muy diferente a la que Vlasopoulos trabajó durante las vacaciones de verano.
Aunque todavía está perfeccionando sus procedimientos, Novacem está compitiendo con al menos otras cinco empresas y centros universitarios para encontrar un cemento más ecológico. "Dada toda la atención al carbono en estos días, muchos empresarios han aparecido", dijo Jennings del MIT. "Ven el lado de la oportunidad". Con el cemento en una industria de $ 170 mil millones al año, el dinero de la inversión está llegando.
Una compañía californiana llamada Calera tiene quizás el enfoque más inusual: aprovecha el dióxido de carbono emitido por una central eléctrica y lo mezcla con agua de mar o salmuera para crear carbonatos que se utilizan para fabricar cemento. Se pueden agregar al cemento Portland para reemplazar parte o la totalidad de la piedra caliza. Calera está respaldada por una inversión de $ 50 millones de Vinod Khosla, un ingeniero informático que es quizás el inversor más respetado y con más dinero en tecnologías ecológicas de Silicon Valley. "En realidad estamos haciendo nuestro cemento con CO2", dijo el fundador de la compañía, Brent Constantz. "Estamos tomando CO2 que habría ido a la atmósfera y lo hemos convertido en cemento". La tecnología aún está en desarrollo, con una planta de demostración en Moss Landing, California, y una asociación con un grupo chino para construir una planta junto a un mina de carbón en Mongolia Interior, donde planean usar las emisiones de dióxido de carbono para fabricar cemento.
Calix, una empresa australiana, fabrica cemento utilizando vapor sobrecalentado, que modifica las partículas de cemento y las hace más puras y más reactivas químicamente. El proceso también separa el dióxido de carbono, lo que hace que sea más fácil capturar el gas y mantenerlo fuera de la atmósfera.
Louisiana Tech University, como Novacem y Calera, está eliminando la piedra caliza por completo; usa una pasta llamada geopolímero, que está hecha de cenizas volantes, hidróxido de sodio e hidróxido de potasio.
"El polvo finalmente se asentará y una de estas ideas funcionará", dijo Jennings.
Al principio, uno de los escépticos más grandes de Novacem fue la compañía de construcción privada más grande de Gran Bretaña, Laing O'Rourke. El ejecutivo a cargo de vigilar el prometedor trabajo universitario, Dheeraj Bhardwaj, escuchó sobre el producto de Novacem a través de sus conexiones académicas. Miró la química, pensó que todo se había verificado y hace unos años llevó la idea al presidente, que tenía muchas dudas. No había forma de que el cemento pudiera ser lo suficientemente fuerte para uso comercial, dijo. Necesitaba piedra caliza. Cuando el material de Novacem alcanzara los 40 megapascales, la mínima cantidad de resistencia necesaria para la estabilidad estructural, entonces podría estar interesado.
Siete días después, un pequeño trozo de cemento Novacem colocado en un instrumento tipo tornillo de banco golpeó esa marca. Veintiocho días después, alcanzó los 60 megapascales. Bhardwaj luego llevó los resultados al presidente, quien dijo: "Hagamos que esto funcione". Laing O'Rourke es ahora un socio importante de Novacem. Hoy, después de muchos ajustes, el cemento se acerca a los 80 megapascales. El concreto hecho con cemento Novacem es comparable en resistencia a algunos concretos estándar.
Otros socios de Novacem incluyen a Lafarge, en París, el mayor productor mundial de materiales de construcción, y Rio Tinto, una compañía minera global con sede en Londres, ansiosa por ayudar a Novacem a desenterrar silicatos de magnesio.
"La industria del cemento ahora está avanzando de manera financieramente significativa, de manera científicamente significativa en este momento", dijo Jennings, refiriéndose a todos los diversos enfoques experimentales. "El mundo esta cambiando. Todos, incluidas todas las empresas de cemento, deberán ser lo más ecológicos posible y cuidar un poco mejor el mundo ”.
Jennings declinó respaldar cualquier cemento nuevo en particular. "Si las obras de Novacem", dijo, "es una idea muy atractiva".
Bhardwaj es más comprometido. Dijo que recientemente fue a su equipo de ingeniería. "Honestamente, no seas cortés", les dijo. “Deje de lado cualquier pregunta sobre el carbono. ¿Crees que esto es algo parecido al cemento Portland? ”La respuesta lo sorprendió: dijeron que era mejor. ¿Por qué? No solo era fuerte, sino que era blanco puro. El cemento Portland es ligeramente gris. "Se podrían agregar colores a este cemento", dijo Bhardwaj. “Imagina tener una pared de cemento de cualquier color en tu casa que quisieras”.
El cemento es de un hermoso tono blanco, como señaló Vlasopoulos al mostrar el prototipo de fábrica de cemento de su empresa. Refiriéndose a los laboratorios de biociencia vecinos, dijo: "Somos más ruidosos", y agregó: "Están curando a las personas allí; estamos curando algo más ”. Una máquina descomunal frente a él, inactiva en este momento, tiene largas tuberías que golpean y suenan, alarmas que suenan y mezcladores que agitan y escupen cubos de la creación de Vlasopoulos.
Vlasopoulos estaba de mal humor, acababa de proponerle matrimonio a su novia el día anterior. (Ella dijo que sí.) En un rincón de la habitación estaba lo que él llamó "nuestro museo". En una pequeña mesa había trozos de cemento Novacem: parecían bloques de niños, más polvorientos. "Esto no fue tan bueno", dijo, sosteniendo uno de aspecto frágil que estaba astillado. "Ahora sabemos lo que estamos haciendo". La planta puede producir alrededor de cinco toneladas de cemento por año. La compañía también está trabajando en otra instalación que produciría 200 toneladas por año. Si todo va bien, la compañía tiene la intención de licenciar su receta a los fabricantes de cemento de todo el mundo.
El principal obstáculo que la empresa aún tiene que superar es la historia. Trabajos de cemento Portland. Siempre lo ha hecho, desde esa tarde de 1824 en la cocina de Joseph Aspdin. "El cemento ha existido por mucho tiempo", dijo Bhardwaj. “La gente confía en eso. Pueden mirar a todos los edificios que han sobrevivido cientos de años. Entonces, para Novacem, la prueba de durabilidad llevará tiempo. Tendrán que ir despacio. Si tengo que construir un puente o un edificio con cemento Novacem, ¿cómo puedo convencer a la gente de que eso está bien? Ese es el reto. Nadie quiere que se caiga un puente ".
Cuando se le preguntó si cruzaría un puente construido con cemento Novacem, Bhardwaj dijo: "No tendría ningún problema con eso". Pero ese puente aún no se ha construido.
Michael Rosenwald escribió sobre nanotecnología y cazadores de gripe para Smithsonian . John Ritter vive en Pennsylvania.
