Un sistema de inteligencia artificial revolucionario, desarrollado por investigadores en Suiza, está listo para transformar una de las industrias más intensivas en carbono del mundo: la producción de cemento.
El equipo del Instituto Paul Scherrer (PSI) ha creado lo que llaman un "libro de recetas digital para cemento ecológico": un modelo de IA que puede diseñar rápidamente nuevas formulaciones de cemento con una huella de carbono considerablemente menor, manteniendo las propiedades estructurales necesarias.
"Esto nos permite simular y optimizar formulaciones de cemento para que emitan mucho menos CO2, manteniendo el mismo alto nivel de rendimiento mecánico", explica la matemática Romana Boiger, autora principal del estudio publicado en Materials and Structures en junio de 2025.
La importancia de esta innovación es difícil de exagerar. La producción de cemento representa aproximadamente el 8% de las emisiones globales de dióxido de carbono, más que todo el sector de la aviación a nivel mundial. Cerca de la mitad de estas emisiones provienen de la reacción química que ocurre cuando la piedra caliza se calienta para producir clínker, el principal componente aglutinante del cemento.
Tradicionalmente, desarrollar nuevas formulaciones de cemento requiere extensas pruebas de laboratorio, y cada iteración puede tomar semanas o meses. El enfoque basado en IA del equipo del PSI acelera este proceso de manera drástica, utilizando redes neuronales entrenadas con datos de su software GEMS, que simula las complejas reacciones químicas durante el endurecimiento del cemento.
"En lugar de segundos o minutos, la red neuronal entrenada ahora puede calcular las propiedades mecánicas de cualquier receta de cemento en milisegundos, es decir, unas mil veces más rápido que con la modelación tradicional", explica Boiger.
En vez de probar recetas al azar, los investigadores emplearon un enfoque inverso, utilizando algoritmos genéticos para identificar formulaciones específicas que cumplan objetivos predeterminados tanto en emisiones de CO2 como en resistencia del material. Varias de las recetas de cemento identificadas por la IA ya han mostrado un gran potencial para reducir emisiones sin sacrificar calidad.
El proyecto interdisciplinario reunió a químicos del cemento, expertos en termodinámica y especialistas en IA como parte del Centro Suizo de Excelencia en Emisiones Netas Cero (SCENE). Aunque el estudio actual sirve principalmente como prueba de concepto, los investigadores planean ampliar su modelo para considerar factores adicionales como la disponibilidad de materias primas y las condiciones ambientales.
"Esto es solo el principio", afirma Nikolaos Prasianakis, quien inició el estudio. "El ahorro de tiempo que ofrece un flujo de trabajo tan general es enorme, lo que lo convierte en un enfoque muy prometedor para todo tipo de diseños de materiales y sistemas".