Un nouveau ciment écologique pour répondre aux besoins futurs

Bien qu’il s’agisse de l’un des matériaux de construction les plus écologiques, la production de ciment est responsable de presque 10% des émissions de CO2 dues aux activités humaines.

Un consortium dirigé par l’EPFL vient de recevoir un soutien de la Direction du développement et de la coopération suisse (DDC) afin d’accélérer la mise au point et l’expérimentation d’une nouvelle sorte de béton à faible empreinte carbone. Elaboré en partenariat avec les Institutes of Technology d’Inde et différentes universités cubaines et brésiliennes, ce produit basé sur un mélange d’argile et de calcaire pourrait remplacer jusqu’à la moitié du ciment Portland utilisé traditionnellement, réduisant ainsi jusqu’à 40% des émissions de CO2 dues à ce matériau. A l’échelle mondiale, il pourrait même faire diminuer la production globale de dioxyde de carbone de plusieurs pourcents.

Produire une tonne de ciment Portland relâche jusqu’à 800 kg de CO2 dans l’atmosphère. En substituer une partie par d’autres matériaux pour limiter ces émissions est une méthode déjà bien établie. Mais les produits permettant d’en remplacer une proportion suffisamment importante sont difficiles à obtenir. Les déchets industriels tels que les laitiers sidérurgiques ou les résidus de combustion, par exemple, ne sont pas disponibles en quantité assez grande pour répondre à la demande.

Une chimie en synergie

Comme l’explique Karen Scrivener, scientifique responsable du projet, l’efficacité de ce nouveau ciment vient de sa composition chimique. Baptisé LC3 pour "Limestone Calcinated clay and Clinker Cement", il est constitué d’argile calcinée et de calcaire broyé. Les aluminates du premier interagissent avec le carbonate du deuxième, résultant en une pâte moins poreuse et donc plus résistante. Ces matériaux étaient jusqu’alors utilisés de manière séparée pour remplacer petite partie seulement du ciment. Or, mis ensemble, ils peuvent en assurer jusqu’à la moitié sans altérer la performance du produit final.

Les chercheurs, qui ont activement collaboré avec des partenaires industriels et gouvernementaux, espèrent faire du LC3 la nouvelle référence pour les plus grandes entreprises du domaine. Deux projets pilotes d’envergure industrielle, menés en Inde et à Cuba, ont d’ores et déjà démontré l’efficacité du produit et la facilité avec laquelle il peut être intégré à l’actuelle chaîne de production. D’autres tests à plus large échelle sont prévus.

LC3 est conçu pour satisfaire les besoins des fabricants aussi bien que ceux des usagers. Il a été développé en collaboration étroite avec des partenaires industriels et pensé pour s’insérer dans les chaînes de production existante. L’argile et le calcaire sont des ressources que l’on trouve en grande quantité dans les carrières du monde entier. Et le nouveau produit s’utilise de la même façon que le traditionnel ciment Portland.

Le temps presse

"Il n’y a plus de temps à perdre", dit Karen Scrivener, qui dirige le Laboratoire des matériaux de construction à l’EPFL. Les besoins en constructions de pays émergents tels que l’Inde, la Chine et le Brésil allant croissant, on estime que la demande de ciment doublera d’ici 2050, rendant la nécessité de disposer d’un produit à faible empreinte carbone de plus en plus pressante. La somme d’un peu plus de 4 millions de francs mise à disposition par la DDC est destinée à favoriser l’introduction du LC3 le plus rapidement possible sur le marché. "Si nous voulons réellement rendre le béton plus intéressant tant en terme de durabilité, de coût, de disponibilité et d’impact écologique, nous devons agir avant que la demande explose dans les pays en développement."

Le soutien de la DDC s’inscrit dans le cadre du Programme global Changement climatique (PGCC)