Sublime Systems, fundada por el profesor Yet-Ming Chiang y la antigua becaria Leah Ellis, ambos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), ha desarrollado una forma sostenible de fabricar uno de los materiales más comunes del mundo.
Mientras que el cemento actual se fabrica a temperaturas extremadamente altas en un horno, los antiguos romanos no tenían esa opción. Sin embargo, cualquiera que haya estado en Roma recientemente le dirá que el cemento antiguo parece haber resistido bien.
La empresa Sublime Systems cree que los romanos tenían razón. Esta spinout del MIT ha creado un sustituto directo del cemento más utilizado en la actualidad, el cemento portland, que utiliza la electroquímica para evitar las elevadísimas temperaturas de la producción convencional y las enormes emisiones de dióxido de carbono que conllevan.
«Los romanos no podían alcanzar esas temperaturas obscenas, pero demostraron que su cemento era duro y duradero, y ahora tenemos 2.000 años de innovación para conseguir que ese cemento cumpla los criterios que esperamos del cemento moderno», explica Leah Ellis, cofundadora y consejera delegada de Sublime, que desarrolló el método como postdoctoranda en el laboratorio de Yet-Ming Chiang, cofundador de Sublime y profesor del MIT.
El método de Sublime puede reducir considerablemente las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero. La Agencia Internacional de la Energía calcula que el cemento es responsable de alrededor del 7% de las emisiones de dióxido de carbono causadas por el hombre en todo el mundo. El proceso de Sublime elimina las emisiones al renunciar a las altas temperaturas y al uso de piedra caliza, que contiene casi un 50% de CO₂ en peso, en favor de un novedoso proceso electroquímico.
«El cemento permitió la civilización tal como la conocemos hoy, pero ahora hay que reinventarlo», afirma Chiang, catedrático Kyocera de Cerámica del MIT. «El cemento genera unas 4 gigatoneladas de emisiones al año, y para 2050 se prevé que sean 6 gigatoneladas al año. Creo que lo que estamos haciendo es técnicamente una forma muy factible de reducir esas 4 gigatoneladas de emisiones de cemento lo antes posible.»
En mayo, Sublime alcanzó un hito importante cuando se vertieron 3 toneladas de su cemento en el mayor edificio comercial de Boston en el distrito de Seaport. Ahora, la empresa está construyendo una planta de fabricación a escala comercial en Holyoke, Massachusetts, que podrá producir 30.000 toneladas de cemento al año. Está previsto que la nueva planta entre en funcionamiento en 2026.
«La planta de Holyoke está diseñada como un módulo que podemos repetir para llegar a una planta de un millón de toneladas al año», afirma Ellis. «Eso nos permitirá eliminar el riesgo de escalado para poder desplegarla simultáneamente en todo el mundo».
De las baterías al cemento
Ellis llegó al MIT en 2018 como postdoc tras recibir una beca del gobierno canadiense para estudiar donde quisiera.
«Elegí trabajar con Yet-Ming Chiang en parte porque tiene un gran historial de ser realmente creativo y útil con el trabajo que hace en ciencia», dice Ellis. «Ese es el tipo de trabajo que yo quería: descubrir cosas, superar límites y resolver problemas».
Aunque ambos eran expertos en baterías, Ellis aceptó la sugerencia de Chiang de trabajar en algo diferente, y Chiang sugirió explorar formas de utilizar la electroquímica para hacer más sostenible la producción de cemento.
«El cemento es el mayor emisor de CO₂ del mundo de los materiales industriales, y el hormigón es el material más abundante del mundo en volumen, después del agua, pero no se había prestado mucha atención a cómo podría electrificarse su producción», afirma Chiang.
Ellis y un estudiante de posgrado, Andrés Baldes, empezaron a revisar la bibliografía sobre química y producción de cemento, buscando un proceso de fabricación más sostenible que pudiera beneficiarse del aumento de la electricidad barata y renovable. Su investigación pasó de la química fundamental y los enfoques tecnológicos a los análisis económicos e industriales.
«Mi lema es esforzarme al máximo todo el tiempo que me dejen», dice Ellis. «Me esforcé por hacerme indispensable. Empezamos a hablar con los clientes y a entender realmente el sector y lo que necesitaban ver del cemento bajo en carbono, cuáles eran sus preocupaciones, cómo era el panorama normativo, y a partir de ahí todo ha ido evolucionando. No he parado desde entonces».
Una vez que los fundadores decidieron que su enfoque tenía potencial, publicaron la investigación en Proceedings of the National Academy of Sciences y lanzaron su empresa en marzo de 2020. Trabajando a través de las interrupciones de Covid-19, el equipo obtuvo la licencia de sus solicitudes de patentes de la Oficina de Licencias Tecnológicas del MIT y participó en el programa MIT i-Corps, que ayuda a los fundadores científicos a hablar con clientes potenciales.
«El MIT tiene muchos recursos», dice Ellis. «Es un auténtico patio de recreo intelectual, y eso facilita la creación de empresas. No hay un manual para crear una empresa; es un juego de exploración constante, y en el MIT hay mucho que explorar».
La base de la enorme huella de carbono del cemento portland es el uso de piedra caliza, que contiene casi un 50% de CO₂ en peso. Casi todo ese CO₂ se libera cuando la piedra caliza se calienta a altas temperaturas para crear cal. El proceso de calentamiento también genera enormes cantidades de CO₂ por sí solo, ya que requiere temperaturas de 1.450 C, una temperatura difícil de electrificar de forma eficiente.
En el MIT, el equipo de Sublime creó un proceso electroquímico en el que descompone rocas de silicato cálcico a temperatura ambiente mediante electroquímica. La reacción funciona con materias primas abundantes y crea calcio y silicatos reactivos que se secan y se mezclan en el cemento de Sublime.
La mezcla tiene la misma resistencia final y fases de endurecimiento que el cemento portland y cumple una especificación de rendimiento estándar en la industria que permite su uso en la construcción de edificios.
«Por lo que sabemos, somos la única solución con cero emisiones para fabricar un sustituto directo del cemento portland, porque no utilizamos combustibles fósiles ni piedra caliza, así que podemos evitar todas las emisiones de la fabricación de cemento portland», afirma Ellis.
Cambiando nuestra forma de construir
Hace unos años, en un acto organizado por MIT Technology Review, el vicepresidente senior de WS Development, Yanni Tsipis ’01 SM ’02, oyó hablar del proceso de Sublime y se puso en contacto para saber más. La conversación desembocó en el primer vertido comercial de Sublime a principios de este año en el mayor edificio de oficinas de Boston.
«Esperamos que nuestra colaboración con Sublime ilustre el poder de lo posible cuando una nueva tecnología pasa de la incubadora a la industria», afirma Tsipis. «La ubicación en el principal espacio público del edificio será experimentada por miles de personas cada día y es una forma ideal de compartir nuestra aspiración y la extraordinaria tecnología de Sublime con todo el ecosistema de innovación en el Seaport de Boston y más allá.»
Sublime es una de las varias empresas que Chiang ha fundado desde que se incorporó al MIT como profesor hace casi 40 años. Chiang, que también forma parte del comité asesor de búsqueda de clima como parte del Proyecto Climático del MIT de la presidenta Sally Kornbluth, cree que el viaje de Sublime ejemplifica el poder de la comunidad del MIT para avanzar en nuevas tecnologías impactantes.
«Sublime surgió a partir del reconocimiento de un problema en el que existía claramente una necesidad insatisfecha, y de su abordaje temprano cuando otros aún no habían reconocido su importancia, para luego pasar rápidamente a una solución que se puede escalar con rapidez para mitigar el cambio climático», afirma Chiang. «Para mí todo esto es muy MIT. Realmente queremos centrarnos en hacer cosas que importen, no sólo a otros académicos, sino a la sociedad y al mundo».