Qu'est-il arrivé au béton vert ?

En 2010, cette publication citait le béton plus respectueux de l'environnement comme l'une de ses 10 technologies de rupture de l'année ( voir TR10 : Green Concrete ). Étant donné que l'appétit mondial pour le béton contribue à environ 5 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone, l'impact pourrait être énorme. Mais l'idée est-elle allée quelque part?

Du béton composé principalement de cendres volantes est coulé à Middletown, Ohio, en 2013.

Captage du carbone

Il y a cinq ans, Novacem, une entreprise issue de l'Imperial College de Londres, était à la pointe du ciment vert. Le scientifique en chef de l'entreprise, Nikolaos Vlasopoulos, avait découvert un moyen de remplacer le ciment Portland - le liant du béton - par un matériau à base d'oxyde de magnésium. Ce matériau capturait le dioxyde de carbone dans sa structure lorsqu'il était mélangé à de l'eau, et le dioxyde de carbone et le magnésium formaient des carbonates qui renforçaient le ciment. Le matériau ne nécessitait pas de calcaire, qui libère du carbone lorsqu'il est chauffé pendant le processus de fabrication du ciment.

Malgré la promesse du matériau, Novacem n'a pas pu lever suffisamment de fonds. Vlasopoulos dit que la crise financière qui a commencé en 2008 a rendu difficile l'attraction des investisseurs. L'entreprise a vendu sa propriété intellectuelle à l'Australie Calix et a été liquidé en septembre 2012. Vlasopoulos travaille désormais chez le géant du ciment Lafarge.

Une entreprise de béton vert appelée Calera est toujours active, mais elle ne poursuit plus son idée de mélanger du carbone dans du ciment Portland. Calera a fait la démonstration de cette technologie dans les trottoirs il y a quelques années, mais elle a trouvé plus de valeur dans l'utilisation du matériau pour fabriquer des panneaux de fibrociment utilisés dans le support des carreaux de salle de bain ou le revêtement extérieur, déclare le directeur de l'exploitation et président de la société, Martin Devenney. Calera gère une usine pilote qui produit jusqu'à deux tonnes de ciment à partir de dioxyde de carbone et de déchets industriels par jour, séquestrant environ quatre dixièmes de tonne de dioxyde de carbone dans chaque tonne de matériau. La société prévoit de commencer à produire commercialement les cartes cette année, mais s'attend à ce que la mise à l'échelle de la technologie prenne plusieurs années.

Certaines autres entreprises ont fait des progrès vers un ciment plus vert. Traitement au carbone , basé à Halifax, en Nouvelle-Écosse, et Solidia Technologies , basée dans le New Jersey, adoptent deux approches différentes.

CarbonCure vend une technologie qui injecte du dioxyde de carbone capturé à partir de processus industriels dans du ciment Portland avec de l'eau. Les solides formés au cours de ce processus peuvent améliorer la résistance du matériau de 10 à 20 %, explique le CTO de l'entreprise, Kevin Cail. Environ 20 installations de construction ont utilisé des blocs fabriqués avec le procédé de CarbonCure depuis sa commercialisation en 2013, explique Cail. Deux projets récents à Miami ont permis d'économiser plus de 2 700 tonnes de dioxyde de carbone, autant que 125 000 arbres absorbent en un an, déclare Jennifer Wagner, vice-présidente du développement durable de l'entreprise.

Cependant, l'empreinte carbone de chaque bloc est généralement réduite de seulement 5 %. Si une cimenterie ne séquestre pas son propre dioxyde de carbone (et la plupart ne le font pas), le gaz doit provenir d'autres sources. Le processus n'est pas encore mobile, il ne peut donc pas être utilisé pour des applications à la demande comme le remplissage des allées. Une version pouvant être utilisée sur les chantiers de construction arrivera dans les prochains mois, dit Cail.

Solidia Technologies , fondée en 2008, développe toujours sa technologie pour séquestrer le dioxyde de carbone dans le béton, mais elle bénéficie du soutien de grandes entreprises telles que Lafarge et de la Federal Highway Administration du département américain des transports. La technologie, développée pour la première fois à l'Université Rutgers, consiste à mélanger une poudre de ciment avec du sable, puis à remplir les espaces ouverts avec de l'eau et du dioxyde de carbone. Le ciment réagit avec le dioxyde de carbone pour former du carbonate de calcium et de la silice, qui durcissent le matériau en béton. Le béton pourrait être de 10 à 25 % plus résistant que les matériaux actuels, explique le PDG de Solidia, Tom Schuler, et il sera plus résistant à la fissuration dans les environnements où le gel et le dégel sont courants.

Plus avec moins

Le stockage du dioxyde de carbone dans le ciment n'est pas le seul moyen d'améliorer l'empreinte environnementale du matériau.

Le Concrete Sustainability Hub du MIT a montré comment la nano-ingénierie peut rendre le béton deux fois plus résistant à la fracturation sans modifier de manière significative le poids ou la composition chimique, déclare le directeur du laboratoire, Franz-Josef Ulm. Cela permettrait aux fabricants d'utiliser moins de béton dans le processus de construction global sans sacrifier la résistance. La découverte est parue dans Communication Nature l'année dernière.

Une autre approche consiste à modifier les propriétés du béton en ajoutant des matériaux comme les cendres volantes, un sous-produit de la combustion du charbon. Ce matériau a été ajouté au béton en petites quantités pendant des décennies, mais CeraTech , une entreprise basée à l'extérieur de Washington, D.C., fabrique du béton composé à 95 % de cendres volantes. Il utilise deux fois moins d'eau que le ciment Portland qu'il remplace et dure jusqu'à trois fois plus longtemps, explique Mark Wasilko, vice-président exécutif de l'entreprise. Le matériau est fabriqué par une réaction chimique au lieu d'être cuit dans un four. CeraTech vise le produit aux sociétés pétrolières et gazières qui ont besoin de matériaux résistants à la chaleur et à la corrosion. Le groupe Sefa , quant à lui, a mis au point un procédé de fabrication de béton avec des cendres volantes prélevées dans le sol en plus de ce qui peut être capté dans les centrales électriques au charbon. Cette technique peut aider à nettoyer les décharges et les étangs remplis de cendres qui reposent depuis des années.

Le plat à emporter :

Le béton meilleur pour l'environnement est aujourd'hui utilisé à petite échelle. Mais dans l'ensemble, la recette du béton n'a pas trop changé. Bien que la Portland Cement Association, un groupe commercial, souligne que la modernisation des usines et des processus a aidé l'industrie à améliorer son efficacité énergétique de 40 % depuis les années 1970, de nouvelles technologies seront nécessaires pour déplacer l'aiguille beaucoup plus.

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