Le sable (partie 2) : des alternatives durables
L'exploitation massive des gisements naturels de sable dans les zones c?tières, les rivières et les lacs a de graves conséquences sur notre environnement. Pour réduire la dépendance à l'égard de cette ressource limitée qu'est le sable, de nouvelles alternatives sont nécessaires, notamment dans le secteur de la construction. Ici, nous pouvons en principe soulager la demande par le recyclage, la substitution ou la synthèse.
Si l'on considère les taux d'urbanisation fulgurants et les défis urbains qui en découlent en Asie, en Afrique et en Amérique du Sud, on peut se demander si nos matériaux et méthodes de construction courants sont durables. Dans toutes les régions citées, les défis de la construction sont énormes. Aujourd'hui déjà, près de 90 pour cent du ciment (et donc le double de la quantité de sable utilisée comme agrégat pour le béton) et 70 pour cent de l'acier sont utilisés dans les pays en développement. La pression sur le sable en tant que matière première augmente. Mais si nous voulons préserver cette ressource, quelles alternatives avons-nous ?
Recyclage : des plages en verre broyé
Le recyclage des matières premières est certainement l'une des méthodes les plus importantes et les plus prometteuses à cet égard. Le verre étant composé en grande partie de sable, il est possible de broyer et de moudre le verre usagé et d'obtenir ainsi un matériau de type sable qui possède les mêmes propriétés matérielles que le sable d'origine et qui peut être traité de la même manière. Actuellement, un quart du verre usagé en Suisse n'est pas recyclé et finit dans des décharges. Dans d'autres pays, cette proportion est encore bien plus importante. Il est techniquement possible d'activer cette ressource, mais son prix est encore trop élevé pour pouvoir rivaliser avec le sable naturel. Dans le cadre d'études de terrain à grande échelle, l'?tat américain de Floride tente de reconstituer des plages emportées par les eaux avec du verre broyé - avec un grand succès, car les nouvelles masses de terre sont également acceptées par la flore et la faune. Une méthode qui pourrait tout à fait être utilisée à Singapour ou à Duba? pour gagner des terres. [1]
Le recyclage des constructions en béton gagne également en importance, surtout ici en Suisse. Ainsi, l'Aargauer Zeitung rapporte ce mois-ci [2] qu'environ 80 pour cent des déchets de construction, y compris les matériaux d'excavation et de démolition, sont recyclés dans ce pays. Le béton recyclé est tout aussi adapté que le béton traditionnel pour la construction d'ouvrages simples, même s'il nécessite pour l'instant une proportion plus importante de ciment.
Substitution : des bactéries fixent le sable du désert
La substitution est une approche radicale pour remplacer la matière première qu'est le sable. Dans le monde entier, de nombreux chercheurs se penchent sur la question des agrégats alternatifs dans les mélanges de béton, qu'ils soient de nature organique ou même extraits de déchets. La limite de la faisabilité appara?t toutefois rapidement si l'on compare la résistance à la compression de tels mélanges à celle du sable. Mais il existe aussi des approches radicalement nouvelles : L'une d'elles est poursuivie par l'architecte et chercheuse américaine Ginger Krieg Dosier [3], dont nous avons déjà évoqué les travaux (voir Article de blog). Elle ne cherche pas seulement à remplacer le sable dans le béton, mais à repenser complètement le matériau. Son approche repose sur l'idée de cultiver les futurs matériaux de construction à l'aide de substances organiques. Pour ce faire, elle utilise une ressource matérielle encore largement inexploitée - le sable du désert - qu'elle mélange à des micro-organismes et à un liquide nutritif. Ces derniers transforment les microorganismes en calcium. Cette substance agglomère les petits grains ronds et lisses. Le sable du désert le plus fin peut ainsi prendre toutes les formes imaginables, par exemple celle de briques. On pourrait ainsi remplacer le ciment traditionnel et préserver le sable dissous dans l'eau. En outre, le bilan énergétique et les émissions de CO2-du matériau de substitution est bien plus faible que celle du ciment ou des briques cuites.
Une équipe commune des universités de Stanford et de Brown aux ?tats-Unis poursuit un objectif similaire. Elle mène des recherches sur ce que l'on appelle une REGObrick. Cette pierre est également cultivée à l'aide de la cimentation biologique, mais les recherches ne portent pas uniquement sur le sable, mais aussi sur d'autres matériaux terreux. Ici aussi, la culture d'un nouveau matériau à l'aide de bactéries est au centre des travaux [4].
Synthèse : fusion du sable avec la lumière du soleil
L'approche de la synthèse repose à nouveau sur l'idée d'activer les énormes quantités de sable présentes dans les déserts de notre planète pour les processus de construction. Le designer industriel Markus Kayser a développé une technique qui permet de fusionner des particules de sable à l'aide de la lumière solaire concentrée [5]. Là aussi, des structures plus grandes sont produites, qui peuvent être utilisées en Première partie des grains de sable du désert. Pour ce faire, le projet "Solar Sinter" tente d'appliquer des technologies connues d'impression 3D à des champs de matériaux nouveaux ou non encore utilisés.
Si les approches décrites parvenaient un jour à développer des matériaux de construction alternatifs au sable, nous pourrions réduire notre dépendance à l'égard de cette précieuse matière première.
Dirk Hebel a rédigé cet article en collaboration avec Aurel von Richthofen. Il est chercheur principal à la chaire d'architecture et de construction ainsi qu'au Future Cities Laboratory de l'ETH à Singapour.
Informations complémentaires
Un documentaire sur le sable par Denis Delestrac : page externeLes guerres du sable
Références
[1] Voir aussi : Delestrac, Denis. Les guerres de sable : page externeDocumentation.
[2] Aargauer Zeitung (02/10/2014), N'y aura-t-il bient?t plus de sable sur la mer ? page externeArticle accessed October 04, 2014.
[3] Krieg Dosier, Ginger. "page externeBio Mason", Bio Cementation, 2014.
[4] page externeREGObricks, Brown University et Stanford University.
[5] Kayser, Markus. "page externeFrittage solaire", 2010.