La historia contiene muchas referencias al antiguo hormigón, incluso en los escritos del famoso erudito romano Plinio el Viejo, que vivió en el siglo I d. C. y murió en la erupción del monte Vesubio en el año 79 d. C. Plinio escribió que el mejor hormigón marítimo se fabricaba con la ceniza volcánica que se encontraba en las regiones del Golfo de Nápoles, especialmente en las cercanías de la actual ciudad de Pozzuoli. Sus virtudes llegaron a ser tan conocidas que la ceniza con características minerales similares -independientemente del lugar del mundo en el que se encontrara- se denominó puzolana.
Al analizar los componentes minerales del cemento extraído del rompeolas de la bahía de Pozzuoli en el laboratorio de la U.C. Berkeley, así como en instalaciones de Arabia Saudí y Alemania, el equipo internacional de investigadores pudo descubrir el «secreto» de la durabilidad del cemento romano. Descubrieron que los romanos fabricaban el hormigón mezclando cal y roca volcánica para formar un mortero. Para construir estructuras subacuáticas, este mortero y la toba volcánica se introducían en moldes de madera. El agua de mar desencadenaba una reacción química, mediante la cual las moléculas de agua hidrataban la cal y reaccionaban con la ceniza para cementarlo todo. La unión resultante de calcio-aluminio-silicato-hidrato (C-A-S-H) es excepcionalmente fuerte.
En comparación, el cemento Portland (la mezcla de hormigón moderna más común) carece de la combinación cal-ceniza volcánica, y no se une bien en comparación con el hormigón romano. El cemento Portland, en uso desde hace casi dos siglos, tiende a desgastarse con especial rapidez en el agua de mar, con una vida útil inferior a 50 años. Además, la producción de cemento Portland produce una cantidad considerable de dióxido de carbono, uno de los más perjudiciales de los llamados gases de efecto invernadero. Según Paulo Monteiro, profesor de ingeniería civil y medioambiental de la Universidad de California, Berkeley, e investigador principal del equipo que analiza el hormigón romano, la fabricación de los 19.000 millones de toneladas de cemento Portland que utilizamos cada año «representa el 7% del dióxido de carbono que la industria vierte en el aire».
Además de ser más duradero que el cemento Portland, argumentan, el hormigón romano también parece ser más sostenible de producir. Para fabricar el cemento Portland, se emite carbono por la quema de combustible utilizada para calentar una mezcla de piedra caliza y arcillas a 1.450 grados Celsius (2.642 grados Fahrenheit), así como por la propia piedra caliza calentada (carbonato cálcico). Para fabricar su hormigón, los romanos utilizaban mucha menos cal y lo hacían con piedra caliza cocida a 900 grados Celsius (1.652 grados Fahrenheit) o menos, un proceso que consumía mucho menos combustible.
El análisis de los investigadores sobre el hormigón romano arroja luz sobre las mezclas de hormigón modernas existentes que se han utilizado como sustitutos parciales del cemento Portland más respetuosos con el medio ambiente, como las cenizas volcánicas o las cenizas volantes de las centrales eléctricas de carbón. Monteiro y sus colegas también sugieren que la adopción de materiales y técnicas de producción utilizados por los antiguos romanos podría producir un hormigón más duradero que genere menos dióxido de carbono. Monteiro calcula que la puzolana, que puede encontrarse en muchas partes del mundo, podría sustituir «el 40% de la demanda mundial de cemento Portland». De ser así, los antiguos constructores romanos podrían ser los responsables de un impacto verdaderamente revolucionario en la arquitectura moderna: una enorme estructura de hormigón a la vez.