Embora o cimento de hoje seja feito em temperaturas extremamente altas em um forno, os antigos romanos não tinham essa opção. Ainda assim, qualquer um que tenha ido a Roma recentemente dirá que o cimento antigo parece ter resistido muito bem.

A startup Sublime Systems acha que os romanos estavam no caminho certo. A spinout do MIT criou um substituto imediato para o cimento mais comumente usado hoje em dia, conhecido como cimento portland, que usa eletroquímica para pular as temperaturas ultra-altas da produção convencional — e as imensas emissões de dióxido de carbono que as acompanham.

“Os romanos não conseguiam atingir essas temperaturas obscenas, mas provaram que seu cimento é duro e durável, e agora temos 2.000 anos de inovação para fazer com que esse cimento atenda aos critérios que esperamos do cimento moderno”, explica a cofundadora e CEO da Sublime, Leah Ellis, que desenvolveu a abordagem como pós-doutoranda no laboratório do cofundador da Sublime e professor do MIT Yet-Ming Chiang.

A abordagem da Sublime tem potencial para fazer uma grande diferença nas emissões globais de gases de efeito estufa. A Agência Internacional de Energia estima que o cimento é responsável por cerca de 7% das emissões de dióxido de carbono causadas pelo homem em todo o mundo. O processo da Sublime elimina as emissões ao abrir mão das altas temperaturas e do uso de calcário, que tem quase 50% de CO2 em peso, em favor de um novo processo eletroquímico.

“O cimento possibilitou a civilização como a conhecemos hoje, mas agora ela precisa ser reinventada”, diz Chiang, que é professor de cerâmica da Kyocera do MIT. “O cimento cria cerca de 4 gigatoneladas de emissões por ano, e até 2050 isso deve se tornar 6 gigatoneladas por ano. Penso no que estamos fazendo como uma maneira tecnicamente muito viável de diminuir essas 4 gigatoneladas de emissões de cimento o mais rápido possível.”

Em maio, a Sublime atingiu um marco importante quando 3 toneladas de seu cimento foram despejadas no maior edifício comercial net-zero de Boston, no distrito de Seaport. Agora, a empresa está construindo uma fábrica de fabricação em escala comercial em Holyoke, Massachusetts, que será capaz de produzir 30.000 toneladas de cimento por ano. A nova fábrica está programada para entrar em operação já em 2026.

“A planta de Holyoke foi projetada para ser um módulo que podemos repetir para chegar a uma planta de um milhão de toneladas por ano”, diz Ellis. “Isso nos permitirá eliminar o risco de aumento de escala para que possamos implantar simultaneamente em todo o mundo.”

Ellis chegou ao MIT em 2018 como pós-doutoranda após receber uma bolsa do governo canadense para estudar onde quisesse.

“Eu escolhi trabalhar com Yet-Ming Chiang em parte porque ele tem um ótimo histórico de ser realmente criativo e útil com o trabalho que faz na ciência”, diz Ellis. “Esse é o tipo de trabalho que eu queria: descobrir coisas, forçar limites e resolver problemas.”

Embora ambos fossem especialistas em baterias, Ellis aceitou a sugestão de Chiang de trabalhar em algo diferente, e Chiang sugeriu explorar maneiras de usar a eletroquímica para tornar a produção de cimento mais sustentável.

“O cimento é o maior emissor de CO2 no mundo dos materiais industriais, e o concreto é o material mais abundante do mundo em volume, depois da água, mas não recebeu muita atenção sobre como sua produção poderia ser eletrificada”, diz Chiang.

Ellis e um aluno de pós-graduação, Andres Baldes, começaram a revisar a literatura sobre química e produção de cimento, buscando um processo de fabricação mais sustentável que pudesse se beneficiar do aumento da eletricidade barata e renovável. Sua pesquisa mudou da exploração de química fundamental e abordagens tecnológicas para análises econômicas e industriais.

“Meu lema é apenas tentar o máximo que puder, pelo tempo que me deixarem”, diz Ellis. “Eu me esforcei para me tornar indispensável. Começamos a falar com os clientes e realmente entender a indústria e o que eles precisavam ver do cimento de baixo carbono, quais eram suas preocupações, como era o cenário regulatório, e isso simplesmente evoluiu a partir daí. Eu realmente não parei desde então.”

Depois que os fundadores decidiram que sua abordagem tinha potencial, eles publicaram a pesquisa no Proceedings of the National Academy of Sciences e lançaram sua empresa em março de 2020. Trabalhando em meio às interrupções da Covid-19, a equipe licenciou seus pedidos de patentes no Technology Licensing Office do MIT e participou do programa i-Corps do MIT, que ajuda fundadores científicos a conversar com clientes em potencial.

“O MIT tem tantos recursos”, diz Ellis. “É um verdadeiro playground intelectual, e isso torna fácil começar algo. Não existe um jeito clássico de começar uma empresa; é um jogo de exploração constante, e há muito disponível para explorar no MIT.”

No cerne da enorme pegada de carbono do cimento Portland está o uso de calcário, que tem quase 50 por cento de CO2 em peso. Quase todo esse CO2 é liberado quando o calcário é aquecido a altas temperaturas para criar cal. O processo de aquecimento também cria enormes quantidades de CO2 por si só, pois requer temperaturas de 1.450 C, uma temperatura que é difícil de eletrificar eficientemente.

No MIT, a equipe da Sublime criou um processo eletroquímico no qual quebra rochas de silicato de cálcio  em temperatura ambiente usando eletroquímica. A reação funciona com matérias-primas abundantes e cria cálcio e silicatos reativos que são secos e misturados ao cimento da Sublime.

A mistura tem a mesma resistência final e fases endurecidas do cimento Portland e atende a uma especificação de desempenho padrão da indústria que permite seu uso na construção civil.

“Até onde sabemos, somos a única solução verdadeiramente zero para fabricar um substituto imediato para o cimento Portland, porque não usamos combustíveis fósseis e não usamos calcário, então podemos evitar todas as emissões da fabricação do cimento Portland”, diz Ellis.

Em um evento organizado pela MIT Technology Review alguns anos atrás, o vice-presidente sênior da WS Development, Yanni Tsipis '01 SM '02, ouviu sobre o processo da Sublime e entrou em contato para saber mais. A conversa levou ao primeiro vazamento comercial da Sublime no início deste ano no maior edifício de escritórios net-zero de Boston.

“Esperamos que nossa parceria com a Sublime ilustre o poder do possível quando novas tecnologias fluem da incubadora para a indústria”, diz Tsipis. “A localização no principal espaço público do edifício será vivenciada por milhares de pessoas todos os dias e é uma maneira ideal de compartilhar nossa aspiração e a extraordinária tecnologia da Sublime com todo o ecossistema de inovação no Seaport de Boston e além.”

A Sublime é uma das várias empresas que Chiang fundou desde que entrou para o MIT como professor há quase 40 anos. Chiang, que também atua no comitê consultivo de busca climática como parte do Projeto Climático da Presidente do MIT Sally Kornbluth no MIT , acredita que a jornada da Sublime exemplifica o poder da comunidade do MIT para promover novas tecnologias impactantes.

“O Sublime surgiu do reconhecimento de um problema onde há claramente uma necessidade não atendida, e de começar cedo quando outros ainda não tinham reconhecido sua importância, e então se mover rapidamente para uma solução que você pode escalar com velocidade para mitigar as mudanças climáticas”, diz Chiang. “Isso tudo é muito MIT para mim. Nós realmente queremos focar em fazer coisas que importam — não apenas para outros acadêmicos, mas para a sociedade e para o mundo.”