Une transition verte dans une industrie grise

Le béton est le matériau de construction le plus utilisé au monde et constitue la base des infrastructures de notre société moderne. Il est en partie réutilisable et peut même contenir du CO₂de l'atmosphère. Néanmoins, la quantité de CO₂ de loin la quantité qui peut être réabsorbée par la suite. C'est pourquoi l'industrie du béton est à l'origine d'environ huit pour cent des émissions mondiales de CO₂- plus que l'aviation et la navigation réunies. Franco Zunino, Senior Scientist à l'Institut des matériaux de construction de l'ETH Zurich, veut changer la formulation du béton avec son approche "Ultra Green Concrete".

Le meilleur béton possible

Le béton est composé d'un mélange de ciment, de granulats et d'eau. Le ciment traditionnel se compose d'environ 95 pour cent de clinker et de cinq pour cent de gypse. Pour produire du ciment, le calcaire et l'argile sont cuits en clinker dans un four chauffé à 1450 degrés, et la décomposition chimique du calcaire entra?ne inévitablement l'émission de CO₂est libérée dans l'atmosphère. Les énormes besoins en énergie du four contribuent en outre à dégrader le bilan environnemental.

L'EPFL a déjà initié le projet "Limestone Calcined Clay Cements" (LC3), auquel Zunino participe activement et qui a établi un nouveau standard dans la production de ciment. Il a développé une formulation de ciment utilisant 50 pour cent de clinker et une combinaison d'argile cuite et de calcaire. Cela a permis de réduire les émissions de CO₂-environ 40% par rapport au ciment traditionnel. Toutefois, ces avantages environnementaux peuvent être considérablement augmentés en améliorant la formulation du béton. C'est là qu'intervient le projet UGC de Franco Zunino au département Construction, environnement et géomatique (D-BAUG) de l'ETH Zurich.

Franco Zunino poursuit une double stratégie pour le nouveau ciment vert : premièrement, il s'agit de réduire la proportion de clinker et deuxièmement, de diminuer la quantité de ciment total dans le béton. Cette double stratégie offre une flexibilité permettant d'adapter les compositions de béton à faible teneur en carbone aux marchés individuels. "L'idéal serait de mettre en ?uvre les deux en même temps, mais les différents composants sont indépendants les uns des autres. Sur certains marchés, il peut être difficile de mettre en ?uvre les deux aspects de la double stratégie en même temps, car les capacités de production et les infrastructures doivent être mises en place. Néanmoins, il est possible de réaliser au moins l'un d'entre eux tout en émettant du CO₂ de moins", explique Franco Zunino.

Des calculs effectués par Franco Zunino et son équipe ont montré que le CO₂-Le "béton ultra-vert" émet 300 kg de CO₂ par mètre cube a pu être réduite à environ 80-100 kg par mètre cube. Selon l'application, il serait ainsi possible de réduire jusqu'à deux tiers les émissions de CO₂-sans compromettre les performances du matériau. Bien que le chercheur souligne qu'il n'existe rien de tel qu'un béton intrinsèquement "climatiquement neutre" ou "neutre en carbone", il estime que dans les pays industrialisés, il n'y a aucune excuse pour ne pas passer immédiatement à ce nouveau matériau de construction plus durable.

Moins co?teux que le béton traditionnel

Une des raisons pourrait être que l'industrie du béton n'est pas considérée comme particulièrement innovante. Le béton s'est révélé extrêmement efficace en raison de sa rentabilité, de sa sécurité et de sa facilité d'utilisation. Selon Zunino, le "béton vert" serait même plus économique que le béton conventionnel. La proportion de composants co?teux est plus faible, tandis que la qualité et donc le prix du béton restent identiques. Cela crée des incitations financières à utiliser ce matériau plus écologique.

Bien entendu, il s'agit aussi d'aspects de sécurité. Franco Zunino déclare à ce sujet : "Tous ceux qui construisent une maison souhaitent un matériau qui dure 100 ans. Mais nous devons nous demander si cela est possible compte tenu des émissions considérables de CO₂-est vraiment raisonnable. Pourrions-nous utiliser à la place un matériau qui atteindrait le cycle de vie requis pour la structure, mais qui émettrait beaucoup moins de CO₂ est émis dans l'atmosphère ? Dans un scénario de crise climatique, une tonne de CO₂ vaut plus que la même tonne économisée en 50 ans".

La production de LC3 est déjà en cours

Zunino souligne que le ciment à faible teneur en carbone a même une durée de vie plus longue que le ciment traditionnel. Actuellement, il existe environ sept cimenteries dans le monde qui produisent du ciment avec l'approche LC3. Franco Zunino s'attend à ce que ce nombre passe à plus de 40 dans les années à venir. "La demande de béton va augmenter à l'avenir. Notre contribution consiste à développer des mélanges de béton améliorés avec un pourcentage de ciment plus faible, ce qui nous permet malgré tout d'atteindre nos objectifs environnementaux", explique Zunino. Il est convaincu que dans dix ans, le LC3 sera le type de ciment le plus répandu dans le monde.