Cómo la inteligencia artificial podría revolucionar el hormigón y reducir el cambio climático
Una nueva inteligencia artificial ha logrado simular más de 4.000 millones de átomos al mismo tiempo, toda una revolución en el diseño de materiales. El hallazgo podría dar lugar a un hormigón que captura CO₂ y dura siglos.
Por Enrique Coperías
Un robot científico simboliza la inteligencia artificial Allegro-FM, que analiza un bloque de hormigón con estructura atómica simulada y moléculas de CO₂ absorbidas. Esta tecnología podría dar lugar a materiales de construcción más sostenibles, resistentes al fuego y neutros en carbono. Imagen generada con DALL-E
Por primera vez, una inteligencia artificial ha logrado simular el comportamiento de más de cuatro mil millones de átomos de forma simultánea. Este hito computacional, logrado por un equipo de científicos de la Facultad de Ingeniería Viterbi, en la Universidad del Sur de California (USC), podría revolucionar la forma en que diseñamos materiales de construcción, como el hormigón, haciéndolos no solo más resistentes y duraderos, sino también capaces de absorber CO₂ del aire.
El avance, publicado recientemente en la revista The Journal of Physical Chemistry Letters, responde a un desafío urgente: en plena crisis climática, con olas de calor, incendios forestales y fenómenos extremos cada vez más frecuentes, encontrar soluciones sostenibles para los materiales de construcción se ha vuelto una prioridad global.
El hormigón, aunque fundamental en infraestructuras modernas, es responsable de alrededor del 8% de las emisiones globales de dióxido de carbono.
Qué es Allegro-FM: una IA para simular la materia a nivel atómico
La nueva herramienta, bautizada como Allegro-FM, utiliza técnicas avanzadas de aprendizaje automático para predecir con precisión cómo interactúan los átomos entre sí en una amplia variedad de materiales.
Esto permite simular propiedades estructurales y mecánicas del hormigón en condiciones extremas o experimentar virtualmente con nuevas composiciones antes de llevarlas al laboratorio. Todo, sin recurrir a los costosos y lentos procesos tradicionales.
«Con Allegro-FM podemos probar combinaciones químicas inéditas sin necesidad de experimentación física previa», explica Aiichiro Nakano, uno de los líderes del proyecto y profesor de informática, física y biología cuantitativa en la USC.
El hallazgo clave: un hormigón neutro en carbono y más duradero
El sistema ha sido capaz de ejecutar simulaciones con una eficiencia del 97,5 % en el superordenador Aurora del Laboratorio Nacional de Argonne, multiplicando de este modo por mil la capacidad de los modelos convencionales.
El objetivo no es menor: crear un tipo de hormigón que, además de ser más resistente, pueda capturar el CO₂ emitido durante su fabricación, volviéndose así neutro en carbono.
Este enfoque se basa en un fenómeno conocido como secuestro de carbono, por el cual el dióxido de carbono es recapturado y almacenado de forma segura. «Basta con introducir el CO₂ en el propio hormigón para que este deje de ser una fuente de emisiones», resume Nakano.
Aplicaciones más allá del cemento: materiales inteligentes y sostenibles
Pero Allegro-FM no se limita al hormigón. Su versatilidad le permite simular interacciones moleculares de hasta 89 elementos de la tabla periódica, lo que abre la puerta a aplicaciones en campos tan diversos como la química del cemento, la ciencia de materiales o el diseño de nuevos compuestos farmacéuticos.
«El modelo ha superado una de las limitaciones clásicas de la simulación: ya no hace falta una fórmula distinta para cada elemento», explica Ken-Ichi Nomura, coautor del estudio y experto en ingeniería química.
El potencial de esta tecnología también toca un problema histórico: la durabilidad del hormigón. Mientras que el hormigón moderno tiende a deteriorarse tras un siglo, las estructuras romanas han resistido más de 2.000 años. Allegro-FM sugiere que al añadir CO₂ en la fase de curado se forma una capa de carbonato que refuerza su resistencia estructural. Es decir, el hormigón del futuro podría ser más duradero que nunca y, además, contribuir a mitigar el cambio climático.
¿Qué significa esto para el futuro de los materiales?
Los investigadores destacan que este progreso no sería posible sin el salto cualitativo que ha supuesto la inteligencia artificial en la simulación cuántica. Antes, era necesario partir de ecuaciones complejas de la mecánica cuántica para predecir el comportamiento atómico. Hoy, Allegro-FM puede aprender directamente de un conjunto de datos y realizar predicciones de precisión cuántica con un consumo de recursos mucho menor.
Aunque el modelo ya se ha consolidado como una herramienta puntera, Nakano y Nomura aseguran que esto es solo el principio. «Seguiremos desarrollando geometrías y superficies más complejas», apunta Nomura. Con Allegro-FM, el diseño de nuevos materiales ya no depende solo del ensayo y error, sino que se convierte en una cuestión de simulación precisa y acelerada.
El futuro del hormigón —y de muchos otros materiales clave para enfrentar la crisis climática— podría estar, literalmente, en manos de la inteligencia artificial. ▪️
Información facilitada por la Universidad del Sur de California
Fuente: Ken-ichi Nomura, Shinnosuke Hattori, Satoshi OhmuraIkumi, KanemasuKohei Shimamura, Nabankur Dasgupta, Aiichiro Nakano, Rajiv K. Kalia, Priya Vashishta. The Journal of Physical Chemistry Letters (2025). DOI: 10.1021/acs.jpclett.5c00605
