Une piste très prometteuse pour réduire les émissions de CO2 du ciment
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La production de béton (4,5 milliards de tonnes par an) il représente 7,5 % de la totalité des émissions mondiales de CO2 et si le béton était un pays, il serait le troisième émetteur mondial derrière la Chine et les USA. Une équipe de l’université de Cambridge vient de mettre au point une méthode révolutionnaire pour concevoir le ciment, l’élément essentiel du béton mais aussi celui qui concentre tous ses maux.
La recette du béton moderne, dit "de Portland", est bien connue : de l’eau, du sable, des cailloux et 15 % de ciment, qui permet de lier l’ensemble. Pour préparer ce dernier, un mélange de calcaire, d’argile et d’un peu de silice et d’aluminium est chauffé à 1 450°C. Une opération doublement coûteuse. Le calcaire s’y transforme en chaux et émet une quantité considérable de CO2. En outre, atteindre une telle température entraîne une très grande consommation de matières fossiles. La recherche de produits de substitution ne s’est jamais arrêtée. Mais elle bute sur leur disponibilité, sur leur coût ou sur l’efficacité de la recette finale.
La révolution proposée par l’équipe de Cambridge est partie d’un défi entre Cyrille Dunant, chercheur suisse spécialisé dans le béton, et son collègue du département d’ingénierie Julian Allwood, plus familier de l’acier. Le premier sait, pour l’avoir étudié, que l’on peut recycler du béton usagé à condition de le chauffer de nouveau. Le second a développé des fours à arc électrique, qui profitent de la conductivité du fer, pour faire fondre de l’acier sans le chauffer et, là encore, le recycler. « Et si j’utilisais tes fourneaux pour faire mon béton ? — Essaie donc ! »
Une nouvelle recette est née. Le béton dégradé y est brièvement chauffé à 400°C, puis mixé et tamisé. La poudre de ciment alors isolée est introduite dans le four à arc. D’un côté, l’acier bouillonnant à 1 600°C fournit au résidu de béton la chaleur dont il a besoin. De l’autre, ce dernier apporte au métal la chaux nécessaire à son nettoyage. « Coup double », conclut Cyrille Dunant.
Dans le four, deux liquides bien distincts apparaissent : au fond, l’acier recyclé ; au-dessus, ce que les spécialistes nomment « le laitier », qu’il suffira de refroidir, moudre et enrichir d’un peu de gypses pour obtenir un nouveau ciment. Les chercheurs de Cambridge ont testé 28 formules différentes dans un four expérimental à l’Institut de traitement des matériaux de Middlesbrough. Ajouter un peu d’aluminium, de fer, ou encore de bauxite ; remplacer une partie du ciment usagé par du sable. « Finalement, nous sommes arrivés à la conclusion que la meilleure recette consistait à utiliser du ciment pur », conclut le chercheur suisse. Rien de tel que la simplicité.
L’équipe a dressé tous les bilans. Sur le plan environnemental, le plus mauvais scénario, qui prévoit notamment l’ajout d’un peu de chaux fraîche au métal, aboutit à réduire des deux tiers les émissions de CO2 ; le meilleur, qui impose notamment des fours à électricité propre, permet d’afficher un bilan quasi nul. De quel côté la balance va-t-elle pencher ? La méthode résistera-t-elle au passage à l’échelle industrielle ? Pour s’en assurer, les scientifiques, qui ont déposé un brevet, vont tester leur procédé dans un immense four à arc de l’entreprise Celsa, installée à Cardiff, au Pays de Galles. Mais ils affichent une grande confiance. D’abord parce que l’opération pare d’une vertu supplémentaire la filière du recyclage de l’acier sans lui imposer aucun surcoût. Ensuite parce que de nombreux projets de centrales à arc sont en route. La production, grâce à ce procédé, d’un milliard de tonnes de ciment par an à l’horizon 2050, soit 25 % de la production annuelle à l’échelle mondiale, leur paraît un objectif réaliste.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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- Publié dans : Climat
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