Vers un ciment plus écologique

Le béton est le matériau le plus utilisé sur Terre, après l'eau. On estime qu'à l'échelle mondiale, nous utilisons plus de 25 milliards de tonnes de béton neuf par an, soit plus de trois tonnes de béton par personne. À mesure que la Chine, l'Inde et d'autres pays continuent de s'industrialiser, l'utilisation mondiale du béton ne fera que croître.

Pourquoi cette question?

Parce que la fabrication du ciment, principal ingrédient du béton, représente 5 % du dioxyde de carbone (CO) mondial₂) les émissions attribuées à l’activité humaine, qui peuvent être un facteur contribuant au changement climatique mondial.

Le dioxyde de carbone est émis à plusieurs étapes du processus de fabrication du ciment. Il s'agit tout d'abord de l'énergie consommée pour extraire le calcaire, un composant essentiel du ciment, et l'acheminer jusqu'à l'usine de fabrication.

Une fois à l'usine, le calcaire est mélangé à de l'eau et à d'autres matériaux, puis soumis à un processus chimique appelé « calcination ». Ce processus nécessite de cuire le calcaire et d'autres ingrédients à une température extrêmement élevée, environ 2700 1400 degrés Celsius.

La calcination produit du CO direct et indirect.₂ émissions. Le rapport de l'Initiative pour la durabilité du ciment estime que 60 % des émissions de CO₂ Les émissions de CO40 de la cimenterie sont directement dues à la réaction chimique déclenchée par le processus de calcination lui-même. Les XNUMX % restants proviennent des émissions indirectes associées à ce processus, à savoir le CO₂ libéré des combustibles fossiles nécessaires pour alimenter les fours et produire la chaleur nécessaire.

Le béton continuant d’être un élément central dans les projets de construction à travers le monde, des recherches sont en cours pour trouver un moyen d’en faire un matériau plus respectueux de l’environnement.

Des options croissantes pour réduire l'empreinte carbone du ciment

Un impact significatif s'accompagne d'opportunités importantes. La fabrication du ciment étant l'un des principaux contributeurs aux émissions mondiales de CO₂ des changements bénéfiques au processus de fabrication pourraient réduire ces émissions de manière appréciable.

Il existe trois opportunités clés pour réduire les émissions de CO₂ émissions:

1. Réduire les émissions indirectes en réduisant les combustibles fossiles nécessaires à l’alimentation des fours pour traiter les mélanges de calcaire.
2. Réduire les émissions directes du processus de calcination, généralement en réduisant la quantité de calcaire nécessaire ou en révisant la recette du mélange passant par la calcination.
3. Utiliser des approches de capture et de stockage du carbone (CSS) pour piéger le CO₂ qui est émis, directement ou indirectement, par le processus de fabrication du ciment.

Les entreprises commerciales et les institutions universitaires ont toutes deux imaginé des moyens créatifs pour réduire l'empreinte carbone du ciment. Elles se tournent vers la nature et l'Antiquité pour trouver de nouvelles idées. Voici quelques-unes des plus prometteuses :

• Calera, une entreprise californienne, cherche à prendre le CO₂ émis par d'autres industries et transforme ces émissions en matériau de base pour le béton, remplaçant ainsi le calcaire. Ce processus, calqué sur la façon dont la nature crée les récifs coralliens, filtre le CO collecté₂ émissions par l'eau de mer. Le résultat est un matériau crayeux qui peut être utilisé comme ingrédient pour le béton et qui ne nécessite pas la chaleur extrême du calcaire pour être traité.
  
• Ciment Greenstone : Des chercheurs de l'université Drexel ont découvert que certaines parties des pyramides antiques d'Égypte étaient constituées d'une sorte de béton, au lieu d'être taillées dans la pierre. Enthousiasmés par la longévité des pyramides, les chercheurs ont cherché à rendre ce matériau plus écologique. Ils ont commencé par combiner des matériaux recyclables (essentiellement des déchets industriels) avec de plus petites quantités de calcaire. Ils ont ensuite ajouté une petite quantité de produit chimique alcalin au mélange modifié, en utilisant un procédé qui nécessite très peu de chaleur. Ils estiment que ce ciment activé par un alcali émet 97 % de CO en moins₂ que le ciment Portland traditionnel.
• Recherche du MIT : Les scientifiques du Massachusetts Institute of Technology n'ont modifié aucun ingrédient de la recette du ciment afin de réduire les émissions directes de CO₂ Les chercheurs ont plutôt modifié le rapport des ingrédients. La norme industrielle pour créer un ciment solide et stable est un rapport calcium/silice de 1:7. S'interrogeant sur la nécessité de cette norme, ils ont effectué des tests et conclu qu'un rapport de 1:5 produisait non seulement un ciment plus résistant, mais estimait également qu'il pouvait réduire les émissions de CO₂ les émissions du processus de fabrication jusqu’à 60 %.
  
• Ferrock™ : Développé à l’Université d’Arizona, il s’agit d’un substitut au ciment Portland. Ce nouveau type de « ciment » est fabriqué à partir de poussière d’acier, un déchet industriel. Le processus de conversion de la poussière d’acier en un ingrédient liant qui peut remplacer le ciment dans le béton nécessite en fait de grandes quantités de CO₂. Ainsi, le processus de fabrication de Ferrock™ absorbe le CO₂ au lieu de l'émettre.

Ces options peuvent-elles réellement remplacer le ciment traditionnel ?

Il est une chose de découvrir des moyens de modifier la composition du ciment afin de réduire son empreinte carbone. Mais il est tout aussi important de se demander si ces modifications apportées au ciment ont un impact positif sur les caractéristiques du béton obtenu.

Jusqu'à présent, les réponses ont été étonnamment positives, créant ce qui semble être une situation gagnant-gagnant. Des chercheurs d'entreprises et d'universités ont mené des tests de résistance et de durabilité et ont découvert que leurs nouveaux produits produisent un béton qui atteint ou dépasse les caractéristiques de résistance et de durabilité du béton fabriqué à partir du ciment Portland éprouvé.

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Peu importe la rapidité avec laquelle les acteurs de l'industrie de fabrication du ciment font évoluer la société vers l'utilisation d'un ciment plus écologique, nous pouvons nous attendre à ce que certaines choses restent les mêmes. Le processus de durcissement du béton (c'est-à-dire la réaction chimique qui se produit lorsque le mélange de ciment et d'eau durcit, formant le béton) est toujours celui où les propriétés de durabilité du béton sont définies.

De plus, même si de nouveaux mélanges de béton expérimentaux peuvent un jour suggérer l'utilisation de nouvelles méthodes de test d'humidité du béton, le besoin du poseur de revêtement de sol d'avoir une image précise de l'état d'humidité de la dalle restera inchangé. Les informations sur l'état d'humidité seront toujours d'une importance cruciale pour décider si une dalle de béton est prête pour le sol fini.

Les recherches actuelles montrent clairement que le test d'humidité du béton le plus fiable utilise une sonde d'humidité relative (HR) in situ, comme celles que l'on trouve dans le Compteurs Wagner Rapid HR^® kits. L'utilisation d'autres tests d'humidité peut entraîner un risque excessif de défaillance grave du revêtement de sol. N'oubliez jamais : faire les choses correctement dès la première fois est non seulement une bonne idée sur le plan économique, mais aussi sur le plan écologique !

Jason Spangler

Jason possède plus de 20 ans d'expérience dans la vente et la gestion des ventes dans un large éventail de secteurs et a lancé avec succès une variété de produits sur le marché, notamment les premiers tests d'humidité du béton Rapid RH®. Il travaille actuellement chez Wagner Meters en tant que responsable des ventes de produits Rapid RH®.

Dernière mise à jour le 6 décembre 2021