Quincy, Washington – La roca triturada y la arena golpeaban el tambor giratorio de un camión hormigonera aquí, en el lote de un contratista de construcción adyacente a un centro de datos de Microsoft. La escena de este sofocante día de verano marcó otro paso en el camino de Microsoft hacia ser carbono negativo para 2030.
Un equipo de acabadores de concreto estaba listo para aplanar y alisar la mezcla que caería por el conducto del camión mezclador hacia uno de los tres marcos de madera casi del tamaño de una mesa y se endurecería para formar losas de concreto.
La mezcla en el tambor, sin embargo, no era la típica. Además de la roca, arena, agua y cemento que por lo general se encuentran en las mezclas de concreto, contenía piedra caliza derivada de microalgas y otros aditivos que reducen el carbono total incorporado en el concreto.
El carbono incorporado es una medida del carbono emitido durante la fabricación, instalación, mantenimiento y eliminación de un producto o material. El carbono incorporado en el hormigón es el responsable de alrededor del 8% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, según cálculos de la industria y el gobierno. El carbono incorporado en el acero, otro material utilizado en la construcción pesada, representa cerca del 7% de las emisiones de carbono.
“Dentro del entorno de la construcción, la descarbonización del hormigón y el acero es de vital importancia desde la perspectiva del impacto climático”, dijo Brandon Middaugh, director senior del Fondo de Innovación Climática de Microsoft, un fondo de mil millones de dólares para acelerar el desarrollo y la implementación de soluciones climáticas.
Un plan en acción
Reducir o eliminar el carbono incorporado en el hormigón y el acero es un desafío porque los procesos tradicionales utilizados para fabricarlos consumen mucho carbono, señaló Sean James, director senior de investigación de centros de datos del equipo de investigación de centros de datos de Microsoft.
Superar ese desafío con materiales alternativos con menos carbono incorporado, dijo, ayudará a Microsoft a avanzar hacia su compromiso de ser carbono negativo para 2030. También tiene implicaciones para el resto del mundo, donde la industria de la construcción global está en la actualidad en camino de construir edificios equivalentes a una ciudad de Nueva York cada mes durante los próximos 37 años.
La mayor parte de las emisiones asociadas con el hormigón provienen de la producción de cemento, señaló Steve Gilges, ingeniero principal de infraestructura del equipo de investigación del centro de datos de Microsoft. Un ingrediente clave del cemento es la piedra caliza, que por lo general se calienta con arcilla a alrededor de 2,650 grados Fahrenheit en un horno de carbón o gas donde sufre una reacción química llamada calcinación que libera dióxido de carbono como subproducto.
Las mezclas de concreto probadas en Quincy incluyen una con piedra caliza biogénica, otra con cenizas volantes y escoria que se activan con carbonato de sodio alcalino y otra con cemento activado con álcali y piedra caliza biogénica. Según Microsoft, el objetivo del proyecto es probar diseños de mezclas que puedan reducir el carbono incorporado en el hormigón en más de un 50% en comparación con las mezclas de hormigón tradicionales.
Las cenizas volantes y la escoria del cemento activado con álcalis son residuos industriales de la combustión del carbón y la fabricación de acero. La piedra caliza biogénica proviene de Minus Materials, que comercializa un proceso iniciado en la Universidad de Colorado en Boulder que acelera la producción de piedra caliza con algas marinas.
Estas mezclas son una solución imperfecta al problema del carbono incorporado en el hormigón, señaló James. Pero eso está bien. Son un comienzo.
«El mayor enemigo del progreso es el concepto de que tiene que ser perfecto antes de empezar», dijo. «La mejor manera de lograr un impacto real es presentar una solución suficientemente buena y lo que es suficientemente bueno ahora es utilizar estas cosas que pueden reducir las emisiones de carbono, para que podamos comenzar a generar un impacto de inmediato».
Inversiones en el futuro
Más adelante, Microsoft tiene sus ojos puestos en soluciones que podrían reducir a cero el carbono incorporado en el hormigón y otros materiales de construcción y, a nivel potencial, hacerlos carbono negativo.
Muchas de estas soluciones surgen de inversiones en empresas en etapa inicial por parte del Fondo de Innovación Climática de Microsoft, que se lanzó en 2020 junto con los compromisos de la compañía centrados en el carbono, el agua, los residuos y los ecosistemas.
“Lanzamos el fondo en reconocimiento de que para lograr esos objetivos, necesitamos construir los mercados a nuestro alrededor y las tecnologías fuera de nuestras cuatro paredes que nos permitirán emprender nuestro camino hacia la descarbonización”, dijo Middaugh.
Ella y sus colegas buscan tecnologías que sean novedosas, que tengan la máxima accesibilidad para lograr el máximo impacto y que se beneficien de la información que Microsoft proporciona como cliente. En el ámbito de los materiales de construcción, el fondo se centra en el hormigón y el acero.
Por ejemplo, una de las primeras inversiones del fondo es en CarbonCure, que implementa tecnologías de concreto con bajas emisiones de carbono que inyectan dióxido de carbono capturado en el concreto, donde el CO2 se mineraliza de manera inmediata y queda permanentemente incrustado como rocas nanométricas dentro del producto físico. Esto no sólo actúa como un sumidero de carbono, sino que también fortalece el material, lo que permite reducir la cantidad de cemento con alto contenido de carbono necesario.
Una vía de descarbonización diferente se refleja en Prometheus Materials, que produce biocemento y biohormigón sin emisiones de carbono a través de un proceso único que combina microalgas naturales con otros componentes esenciales, dijo Middaugh.
«Nuestra misión es descarbonizar uno de los materiales de construcción más utilizados, si no es que EL más utilizado, en la Tierra, y ese es el hormigón», dijo Loren Burnett, director ejecutivo de Prometheus Materials, con sede en Longmont, Colorado.
El Fondo de Innovación Climática de Microsoft anunció de manera reciente una inversión en Boston Metal, que desarrolló una tecnología patentada de electrólisis de óxido fundido (MOE, por sus siglas en inglés) que funcionará con energía renovable y busca producir hierro puro a partir de cualquier grado de mineral de hierro y eliminar las emisiones de dióxido de carbono de la fabricación de acero. Boston Metal tiene como objetivo comercializar su solución de acero ecológico y también producirá metales de alto valor a partir de desechos mineros en Brasil.
Estas inversiones, dijo Middaugh, tienen como objetivo estimular la creación de un mercado competitivo para materiales de construcción ecológicos en un plazo que permita a Microsoft y otras empresas cumplir objetivos de sostenibilidad, como reducir las emisiones de carbono o alcanzar emisiones netas cero mediante el uso de eliminaciones de carbono para contrarrestar las emisiones.
“Hoy en día no hay suficiente oferta en el mercado para satisfacer las demandas de todas las entidades corporativas comprometidas con cero emisiones netas”, dijo. «Lo que vemos es que necesitamos cada vez más apoyar la creación de proyectos por parte de estas empresas para poner en línea las instalaciones reales».
Fortalecer el mercado del hormigón bajo en carbono
La necesidad de un mercado competitivo para el hormigón y el acero ecológicos quedó reforzada en una carta abierta firmada por las cuatro mayores empresas de centros de datos que establece caminos alcanzables hacia una mayor disponibilidad de hormigón con bajas emisiones de carbono.
«Una de las cosas que hemos encontrado con toda esta nueva tecnología es que no puede alcanzar la masa crítica para comenzar», dijo Christian Belady, vicepresidente e ingeniero distinguido de Microsoft que dirige el grupo de desarrollo avanzado de centros de datos.
Tener una forma común para que los productores de concreto con bajas emisiones de carbono diferencien sus productos y para que la industria de la construcción comprenda el carbono incorporado en los materiales que compran ayudará a impulsar la demanda y la transparencia. Como parte de su compromiso, las empresas pretenden crear un método coherente para calcular el carbono incorporado en el hormigón.
A nivel histórico, Microsoft ha calculado el carbono incorporado en los materiales de construcción a través de la utilización de indicadores, según Katie Ross, directora de estrategia de reducción de carbono y desarrollo de mercado de Microsoft.
«Existe una correlación entre cuánto gastamos en una empresa y las emisiones directas asociadas con ese gasto», explicó. “A medida que avanzamos en el continuo, hemos encontrado agujeros en eso”.
Es por eso que Microsoft ha comenzado a cambiar hacia una metodología de contabilidad para los principales materiales de construcción basada en una etiqueta de tipo nutricional, como las que se encuentran en los envases de alimentos, que contiene información sobre el potencial de calentamiento global de un material, llamada Declaración Ambiental de Producto, o EPD, que es verificado por terceros.
«Como tenemos esa información, la etiqueta nutricional, ahora podemos mostrar con precisión las decisiones que hemos tomado y las emisiones de carbono asociadas con esas decisiones», dijo Ross. «Podemos mostrar reducciones con el tiempo».
Peldaños en un recorrido ecológico
Gilges y su equipo observarán las losas de hormigón con bajas emisiones de carbono vertidas en Quincy durante varios meses para comprender, por ejemplo, cómo se endurecen las mezclas.
Según el equipo, las lecciones aprendidas de las mezclas vertidas en Quincy se aplicarán a proyectos piloto más complejos a medida que las tecnologías de hormigón con bajas emisiones de carbono sigan escalando.
«Es solo concreto», señaló Gilges. «Pero las propiedades del material, las reacciones químicas y las alteraciones mecánicas pueden ser complejas, en especial cuando se introducen rellenos sintéticos combinados con componentes de origen biológico».
Los proyectos piloto de Quincy, junto con compromisos similares con proveedores de concreto en Des Moines, Iowa, y San Antonio, Texas, ayudarán a Microsoft a aprender acerca de estos desafíos en el mundo real para que James y sus colegas puedan superarlos.
«Necesitas salir de los PowerPoints, meterte en la tierra y construirlo tan pronto como puedas», dijo James. “Porque entonces aprenderás cuáles son esos obstáculos y tendrás mucho más tiempo para descubrir cómo lidiar con ellos”.
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Imagen de portada: Trabajadores vierten y alisan concreto en el lote de un contratista de construcción adyacente a un centro de datos de Microsoft en Quincy, Washington. El piloto es parte de un proyecto para probar diseños de mezclas que pueden reducir el carbono incorporado en el concreto en más de un 50% en comparación con las mezclas tradicionales de concreto. Imagen de Dan DeLong para Microsoft.