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Le ciment se cherche une double vie
Actualités

Le ciment se cherche une double vie

C’est un anniversaire qui incite à la réflexion. Les professionnels du ciment se retrouvent pour deux jours à l’Unesco sur le thème "the future of cement", 200 ans après que l’ingénieur français Louis Vicat a inventé le ciment. Cette roche artificielle est en effet en train de se réinventer. “Il a fallu attendre la fin du XXe siècle pour enfin comprendre comment le ciment fait prise et durcit, détaille Laurent Izoret, directeur délégué de l’Association technique de l’Industrie des liants hydrauliques (ATILH). Cette compréhension fine à l’échelle microscopique des mécanismes va permettre d’améliorer les méthodes de fabrication et également de favoriser le recyclage des bétons.”.

Le ciment est en effet la “colle” qui permet d’agréger le sable, les cailloux et l’eau dont est constitué le béton. Il est le résultat de la cuisson d’un mélange de 70% de calcaire et 30% d’argile complété éventuellement de fer et d’alumine. Cette alliance finement moulue est cuite à 1450°C dans un long four rotatif. Il en sort une pâte, le clinker qui est de nouveau broyé. La fabrication demande énormément d’énergie si bien que les cimenteries représentent 6% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Pour réduire ce bilan, les fours sont désormais alimentés jusqu’à 70% par des déchets comme les pneus usagés ou des résidus industriels ,et ce afin d’économiser fuel, gaz ou charbon.

Des cristaux qui saturent en eau et changent de phase

L’étude à l’échelle nanométrique de la prise du béton ouvre depuis peu des perspectives d’économie d’énergie bien plus spectaculaires. “Il a fallu comprendre ce qui se passe dans la pâte de ciment qui lie ensemble les granulats du béton, poursuit Laurent Izoret. La poudre de ciment se dissous dans l’eau que l’on ajoute au béton. Lorsque la quantité de ciment que l’eau peut dissoudre est atteinte, le système est arrivé à saturation. Les cristaux de silicates et d’aluminates de calcium se débarrassent alors de leur charge et de nouveaux cristaux précipitent. Ce qu'on appelle alors des hydrates ne font plus partie de l’eau, ils changent de phase et peuvent accepter une nouvelle dissolution et former de nouveaux hydrates.”

Cet effet en cascade est mieux compris, et l’on envisage désormais de nouvelles voies de fabrication. Le programme européen Eco-Binder teste ainsi l’étape industrielle de fabrication de ciments utilisant des sulfo-aluminates de calcium. Avec cette matière, le chauffage peut être abaissé à 1100°C, soit une diminution de gaz à effet de serre de l’ordre de 20 à 40%. Les chercheurs d’Eco-Binder vérifient actuellement la résistance d’éléments préfabriqués en taille réelle à des agressions environnementales extrêmes (eau, chaleur, explosion) avant de pouvoir proposer ce nouveau béton aux ingénieurs.

Les bâtiments construits après la Seconde Guerre mondiale arrivent en fin de vie

Le recyclage est la seconde voie d’innovation, la plus cruciale aussi. Les infrastructures et bâtiments construits après les destructions de la Seconde Guerre mondiale arrivent en effet en fin de vie. Tous les ans, le BTP français génère 260 millions de tonnes de déchets, dont 17 millions de tonnes sont uniquement du béton.  “Actuellement, les granulats de béton recyclés (GBR) sont traités soit par l’enfouissement, soit par le recyclage en matériau de remblai pour les terrassements routiers, expose Laurent Izoret. Avec l’arrivée prochaine de volumes de déchets plus importants, la filière routière ne pourra pas absorber ces déchets et le coût environnemental de traitement va donc augmenter de façon importante.” Le projet national Recybéton explore les voies de réutilisation de ces matériaux qui sont de plus en plus rares. Les carrières de granulats et de sable se raréfient en effet alors que la demande augmente.

L’idée la plus séduisante consiste à "recarboner" le ciment. Sa fabrication consiste en effet à enlever le carbone du calcaire. Pourquoi ne pas utiliser alors les gravats comme un piège à CO2 ? “En transformant, par exemple, une dalle en béton armé d’une épaisseur de l’ordre de 20 cm en granulats d’environ 1 cm, la surface de contact offerte au CO2 atmosphérique se trouve multipliée par environ 1000, précise Laurent Izoret. Nos résultats montrent qu’il est possible, pour des bétons traditionnels de bâtiments des années 1950-1980, de capter 50 à 60 % du CO2 émis lors de la décarbonatation du calcaire.” Non seulement le CO2 atmosphérique est réabsorbé par les constituants du ciment, mais aussi les gravats durcissent pour former des granulats de bien meilleure qualité. Le bilan global s’en trouve nettement amélioré, que ce soit sur le plan des émissions de CO2 ou sur celui des économies de ressources naturelles. Les chercheurs pensent même accélérer le processus en exposant les déchets de béton à des atmosphères enrichies en CO2 ainsi que l’étudie le projet FastCar.

L’Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (Ifsttar) mène aussi une étude de bio-carbonatation à l’aide de bactéries. La précipitation des carbonates de calcium est en effet un phénomène naturel présent chez de nombreux organismes leur permettant de former leur squelette interne ou externe. Ainsi, certaines bactéries induisent la précipitation de carbonates de calcium par différentes voies métaboliques, un mécanisme que l’on pourrait imiter pour refaire du béton avec du béton.


Source : Science et Avenir
Crédit : JENS WOLF / ZB / DPA/ AFP

Démolition d'un immeuble en béton datant des années 1950. Chaque année en France, le BTP génère 17 millions de tonnes de déchets de cette roche artificielle.

Le ciment se cherche une double vie Actualités

Le ciment se cherche une double vie

C’est un anniversaire qui incite à la réflexion. Les professionnels du ciment se retrouvent pour deux jours à l’Unesco sur le thème "the future of cement", 200 ans après que l’ingénieur français Louis Vicat a inventé le ciment. Cette roche artificielle est en effet en train de se réinventer. “Il a fallu attendre la fin du XXe siècle pour enfin comprendre comment le ciment fait prise et durcit, détaille Laurent Izoret, directeur délégué de l’Association technique de l’Industrie des liants hydrauliques (ATILH). Cette compréhension fine à l’échelle microscopique des mécanismes va permettre d’améliorer les méthodes de fabrication et également de favoriser le recyclage des bétons.”.

Le ciment est en effet la “colle” qui permet d’agréger le sable, les cailloux et l’eau dont est constitué le béton. Il est le résultat de la cuisson d’un mélange de 70% de calcaire et 30% d’argile complété éventuellement de fer et d’alumine. Cette alliance finement moulue est cuite à 1450°C dans un long four rotatif. Il en sort une pâte, le clinker qui est de nouveau broyé. La fabrication demande énormément d’énergie si bien que les cimenteries représentent 6% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Pour réduire ce bilan, les fours sont désormais alimentés jusqu’à 70% par des déchets comme les pneus usagés ou des résidus industriels ,et ce afin d’économiser fuel, gaz ou charbon.

Des cristaux qui saturent en eau et changent de phase

L’étude à l’échelle nanométrique de la prise du béton ouvre depuis peu des perspectives d’économie d’énergie bien plus spectaculaires. “Il a fallu comprendre ce qui se passe dans la pâte de ciment qui lie ensemble les granulats du béton, poursuit Laurent Izoret. La poudre de ciment se dissous dans l’eau que l’on ajoute au béton. Lorsque la quantité de ciment que l’eau peut dissoudre est atteinte, le système est arrivé à saturation. Les cristaux de silicates et d’aluminates de calcium se débarrassent alors de leur charge et de nouveaux cristaux précipitent. Ce qu'on appelle alors des hydrates ne font plus partie de l’eau, ils changent de phase et peuvent accepter une nouvelle dissolution et former de nouveaux hydrates.”

Cet effet en cascade est mieux compris, et l’on envisage désormais de nouvelles voies de fabrication. Le programme européen Eco-Binder teste ainsi l’étape industrielle de fabrication de ciments utilisant des sulfo-aluminates de calcium. Avec cette matière, le chauffage peut être abaissé à 1100°C, soit une diminution de gaz à effet de serre de l’ordre de 20 à 40%. Les chercheurs d’Eco-Binder vérifient actuellement la résistance d’éléments préfabriqués en taille réelle à des agressions environnementales extrêmes (eau, chaleur, explosion) avant de pouvoir proposer ce nouveau béton aux ingénieurs.

Les bâtiments construits après la Seconde Guerre mondiale arrivent en fin de vie

Le recyclage est la seconde voie d’innovation, la plus cruciale aussi. Les infrastructures et bâtiments construits après les destructions de la Seconde Guerre mondiale arrivent en effet en fin de vie. Tous les ans, le BTP français génère 260 millions de tonnes de déchets, dont 17 millions de tonnes sont uniquement du béton.  “Actuellement, les granulats de béton recyclés (GBR) sont traités soit par l’enfouissement, soit par le recyclage en matériau de remblai pour les terrassements routiers, expose Laurent Izoret. Avec l’arrivée prochaine de volumes de déchets plus importants, la filière routière ne pourra pas absorber ces déchets et le coût environnemental de traitement va donc augmenter de façon importante.” Le projet national Recybéton explore les voies de réutilisation de ces matériaux qui sont de plus en plus rares. Les carrières de granulats et de sable se raréfient en effet alors que la demande augmente.

L’idée la plus séduisante consiste à "recarboner" le ciment. Sa fabrication consiste en effet à enlever le carbone du calcaire. Pourquoi ne pas utiliser alors les gravats comme un piège à CO2 ? “En transformant, par exemple, une dalle en béton armé d’une épaisseur de l’ordre de 20 cm en granulats d’environ 1 cm, la surface de contact offerte au CO2 atmosphérique se trouve multipliée par environ 1000, précise Laurent Izoret. Nos résultats montrent qu’il est possible, pour des bétons traditionnels de bâtiments des années 1950-1980, de capter 50 à 60 % du CO2 émis lors de la décarbonatation du calcaire.” Non seulement le CO2 atmosphérique est réabsorbé par les constituants du ciment, mais aussi les gravats durcissent pour former des granulats de bien meilleure qualité. Le bilan global s’en trouve nettement amélioré, que ce soit sur le plan des émissions de CO2 ou sur celui des économies de ressources naturelles. Les chercheurs pensent même accélérer le processus en exposant les déchets de béton à des atmosphères enrichies en CO2 ainsi que l’étudie le projet FastCar.

L’Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (Ifsttar) mène aussi une étude de bio-carbonatation à l’aide de bactéries. La précipitation des carbonates de calcium est en effet un phénomène naturel présent chez de nombreux organismes leur permettant de former leur squelette interne ou externe. Ainsi, certaines bactéries induisent la précipitation de carbonates de calcium par différentes voies métaboliques, un mécanisme que l’on pourrait imiter pour refaire du béton avec du béton.


Source : Science et Avenir
Crédit : JENS WOLF / ZB / DPA/ AFP

Démolition d'un immeuble en béton datant des années 1950. Chaque année en France, le BTP génère 17 millions de tonnes de déchets de cette roche artificielle.

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

25 - Doubs

►Du 1er mai au 14 février 2027

EXPOSITION 
"MYSTIFICATION" - ARCHITECTURE ET CINÉMA, LA QUÊTE DE L’ILLUSION

À une époque où les frontières entre le réel et la fiction sont brouillées, l’architecture et le cinéma se rencontrent pour vous inviter à une expérience visuelle immersive à travers l’art de l’illusion.

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
03 81 54 45 13
www.salineroyale.com

►Du 7 juin au 18 octobre 

FESTIVAL DES JARDINS
"LES INSECTES : LE MONDE DE LA MÉTAMORPHOSE"

Dans les nouveaux jardins du Festival, découvrez un monde visible et fascinant : la beauté des papillons, la mécanique des lucarnes, la cruauté de l’élégante mante religieuse, le vol imposant de l’abeille charpentière ou encore les libellules d’un autre temps…

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
03 81 54 45 13
www.salineroyale.com

37 - Indre-et-Loire

►Les 8, 9 mai & 20 juin 

VISITE GUIDÉE 
"LA TOURMENTE DE LA SECONDE GUERRE MONDIALE"

À l’occasion de la commémoration de l’armistice du 8 mai 1945, et de la bataille d’Amboise, le château royal d’Amboise vous propose une visite guidée consacrée à son Histoire durant le second conflit mondial. Notre collègue Camille, guide-conférencière passionnée par cette période, évoquera avec vous les épisodes connus par l’édifice entre 1939 et 1945, images d’archives et anecdotes à l’appui.

Château royal d’Amboise
Montée de l’Emir Abd el Kader
37400 Amboise
02 47 57 00 98
www.chateau-amboise.com

38 - Isère

►Jusqu'au 29 mars 2027

EXPOSITION
"LES FORMES DE L'EAU"

Présente dans la nature sous des formes multiples, l’eau constitue une source d’inspiration inépuisable pour les artistes. Dans l’œuvre d’Arcabas, à travers une quinzaine d’œuvres mêlant motifs figuratifs et abstraits, la beauté des phénomènes naturels se révèle et les émotions suscitées par les multiples métamorphoses de l’eau sont suggérées avec finesse. 

Musée arcabas en Chartreuse
Eglise de Saint-Hugues
38380 Saint-Pierre-de-Chartreuse
04 76 88 65 01
https://musees.isere.fr

42 - Loire

►Jusqu'au 15 novembre

EXPOSITION
"REMAILLER - LA MÉMOIRE VIVE DU TEXTILE EN ROANNAIS"

Conçue par Elodie Guyot, photographe passionnée originaire de St-Jodard, cette exposition rend hommage aux anciennes ouvrières en bonneterie roannaise. Leurs portraits se croisent avec ceux des élèves en filière Métiers de la mode du Lycée Carnot à Roanne. Focus aussi sur l'une des dernières entreprises de tricotage roannaise : Henitex Bel Maille. 

Musée du tissage et de la soierie
125 Place Vaucanson
42510 Bussières
04 77 27 33 95 
www.museedutissage.com

57 - Moselle

►Jusqu'au 28 septembre

EXPOSITION
"FRANÇOIS MORELLET"

Inaugurant le centenaire de la naissance de François Morellet (1926-2016), le Centre Pompidou-Metz présente une rétrospective en 100 œuvres allant de 1941 à 2016, la plus complète jamais réalisée à ce jour.

Centre Pompidou-Metz
1 parvis des Droits-de-l'Homme 
57000 Metz 
03 87 15 17 17
www.centrepompidou-metz.fr

59 - Nord

►Le 10 mai

RECONSTITUTION HISTORIQUE
"GARE AUX GAULOIS !"

Le parc archéologique Asnapio donne rendez-vous aux visiteurs sur un campement gaulois du Ier siècle av. J.-C. ! Reconstitutions de boucliers, de lances et d’épées, de casques et de cottes de maille transporteront petits et grands en pleine guerre des Gaules. Découvrez l’artisanat celte : forge, tissage, teinture, travail du bois, du cuir et de l’os, sparterie et vannerie, ainsi que les pratiques culinaires de cette période. Nombreux ateliers participatifs en continu.

Asnapio
Rue Carpeaux – Quartier Cousinerie
59650 Villeneuve d’Ascq
03 20 47 21 99
https://asnapio.villeneuvedascq.fr

►Le 23 mai

SPECTACLE
"TERRA INCOGNITA"

Le parc archéologique Asnapio invite les visiteurs à une soirée magique, entre visites guidées à la bougie et spectacle mystique.

Asnapio
Rue Carpeaux – Quartier Cousinerie
59650 Villeneuve d’Ascq
03 20 47 21 99
https://asnapio.villeneuvedascq.fr

►Jusqu'au 20 août

EXPOSITION
"VAISSEAU TERRE"

Conçue, réalisée et présentée par la Cité de l’espace à Toulouse, cette exposition porte un regard renouvelé sur la Terre. Grâce à la richesse de ses contenus, elle présente les dernières découvertes à la croisée des sciences naturelles, physiques et humaines.

Forum des Sciences
1 place François Mitterrand
59650 Villeneuve d'Ascq
03 59 73 96 00
https://forumdepartementaldessciences.fr

►Jusqu'au 17 janvier 2027

EXPOSITION
"CROQUE COULEURS"

Des couleurs qui jouent un rôle dans la façon de se comporter, de s’exprimer, de vivre en société. Et si l’on prenait le temps de les observer et de les explorer. Grâce à un parcours interactif, ludique et sensoriel, les enfants expérimentent les phénomènes de perception des couleurs et jouent avec leurs symboliques.

Forum des Sciences
1 place François Mitterrand
59650 Villeneuve d'Ascq
03 59 73 96 00
https://forumdepartementaldessciences.fr

62 - Pas-de-Calais

►Du 2 au 24 mai

EXPOSITION
"TOUS FEUX, TOUT FEMME"

Giovanna Hilz a créé cette première collection, intitulée « Tous feux, tout femme » avec l’urgence intérieure d’accéder à sa liberté, sa vérité, son essence féminine sacrée. 59 portraits de femmes ont été réalisés à partir de photographies libres de droit accessibles sur Internet. L’artiste les reproduit sur papier encadré sous verre.

Musée municipal Bruno Danvin
Rue Oscar Ricque
62130 Saint-Pol-sur-Ternoise
03 21 04 56 25 / 07 89 08 15 64 
www.saintpolsurternoise.fr

65 - Hautes-Pyrénées

►Jusqu'au 3 mai

ANIMATIONS 
"LA PEINTURE AU PALÉOLITHIQUE"

Quels pigments naturels ont servi à réaliser les mains négatives ? Quels outils sont utilisés pour dessiner sur les parois ? Les animateurs présentent les techniques de la peinture préhistorique.
Et petit + : Repartez avec l’empreinte de votre/vos mains.

Grottes préhistoriques de Gargas & Nestploria
81 route de Gargas
65660 Aventignan
05 62 98 81 50
https://grottesdegargas.fr

67 - Bas-Rhin

►Jusqu'au 17 mai

EXPOSITION DES PHOTOGRAPHIES DE KARINE FABY
"MOSSI : UN VASE, DES SAVOIR-FAIRE"

Cette année, le choix a été fait de se concentrer sur les différentes étapes de fabrication d’un objet emblématique, le vase Mossi, dont le modèle a été créé par René Lalique en 1933. Depuis le travail sur le moule jusqu’à la signature finale, vous retrouverez toutes les étapes au travers de 20 photographies réalisées par Karine Faby.

Musée Lalique
40 rue du Hochberg
67290 Wingen-sur-Moder
03 88 89 08 14
www.musee-lalique.com

►Du 12 juin au 1er novembre

EXPOSITION
"CRISTALLISATION"

Depuis 2011, la Maison Lalique s’associe à de grands noms de la création moderne et contemporaine. Pour célébrer les quinze ans de Lalique Art, l’exposition Cristallisation offre une rétrospective de ces collaborations d’exception, révélant les œuvres et leur genèse artistique. 

Musée Lalique
40 rue du Hochberg
67290 Wingen-sur-Moder
03 88 89 08 14
www.musee-lalique.com

68 - Haut-Rhin

►Jusqu'au 28 juin

EXPOSITION 
"JOUSTRA, DES JOUETS MADE IN ALSACE"

Contraction de "JOUets de STRAsbourg", Joustra a produit de nombreux jouets avec un pic de popularité dans les années 1950 et 1960. Grâce à la collection d’un passionné bas-rhinois, Claude Schwach, venez découvrir tous types de jouets : jouets mécaniques, jouets téléguidés puis radiocommandés, voitures, grues, engins de chantier, bateaux, jeux scientifiques puis plus tard le célèbre télécran...

La Nef des Jouets
12 rue Jean Jaurès
68360 Soultz
03 89 74 30 92
www.ville-soultz.fr

75 - Paris

►Jusqu'au 10 janvier 2027

ZEUS, LE CHEVAL MÉTALLIQUE AU MUAM

Le musée accueille sur son parvis le cheval métallique Zeus, œuvre monumentale qui a marqué les esprits lors de la cérémonie d’ouverture des Jeux Olympiques et Paralympiques de Paris 2024.
Jusqu'au 29 mars 2026, dans le chœur de l’église Saint-Martin-des-Champs du MuAM, une exposition exceptionnelle intitulée "Zeus, chef-d’œuvre d’artisans" retrace la genèse et la fabrication de cette œuvre.

Musée des Arts et Métiers
60 rue Réaumur
75003 Paris
01 53 01 82 63
www.arts-et-metiers.net

►Jusqu'au 30 août

EXPOSITION
"NOA ESHKOL, 1924-2007. DANSE ET COMPOSITIONS"

Le mahJ présente la première exposition en France consacrée à l’artiste israélienne Noa Eshkol (Degania, 1924 – Holon, 2007). Pionnière de la danse moderne, chorégraphe, elle fut aussi une prodigieuse artiste textile. L’exposition met en lumière son œuvre des années 1950 aux années 2000, de ses compositions chorégraphiques à ses célèbres Wall carpets, à travers dessins, photographies et vidéos.

Musée d’art et d’histoire du Judaïsme
71 rue du Temple
75001 Paris
01 53 01 86 53
www.mahj.org

►Jusqu'au 13 décembre

EXPOSITION
CHAÏM KALISKI - "JIM D’ETTERBEEK"

Double graphique de l’artiste, Jim d’Etterbeek est le titre d’une monumentale œuvre dessinée sur l’Occupation à Bruxelles, constituée de plus de cinq mille dessins de Chaïm-Charles Kaliski (1929-2015), être singulier dont l’existence fut à jamais marquée par la Shoah.

Musée d’art et d’histoire du Judaïsme
71 rue du Temple
75001 Paris
01 53 01 86 53
www.mahj.org

►Jusqu'au 17 mai 

EXPOSITION "FLOPS" 

Échec, bide, raté, fiasco… on estime que neuf innovations sur dix échouent et les raisons de la galère ne sont pas toujours évidentes ! En explorant les "bides" comme les trajectoires de réussites inattendues, l’exposition Flops-?! propose une lecture bienveillante de l’échec et ouvre la voie à une découverte singulière des collections du MuAM – Musée des Arts et Métiers.  

Musée des Arts et Métiers
60 rue Réaumur
75003 Paris
01 53 01 82 63
www.arts-et-metiers.net

►Jusqu'au 31 juillet 

EXPOSITION
"L’ÉTOFFE DES RÊVES"

Le vent de l’Art Brut et du surréalisme soufflera sur les 300 œuvres des 36 artistes réunis dans tout l’espace de la Halle Saint Pierre. "L’Étoffe des rêves" est le fruit d’une collaboration entre la Halle Saint Pierre et le Centre international du surréalisme et de la Citoyenneté mondiale à Saint-Cirq-Lapopie.

Halle Saint Pierre
2 rue Ronsard
75018 Paris
01 42 58 72 89
www.hallesaintpierre.org

84 - Vaucluse

►Jusqu'au 31 mars 2027

EXPOSITION 
"UN SIÈCLE D’ART AU CHÂTEAU DE LOURMARIN"

Depuis les années 1920, plus de 600 artistes et musiciens ont séjourné en résidence à Lourmarin. À travers peintures, gravures, sculptures et photographies de 30 artistes, cette exposition retrace un siècle de création et d’inspiration au château, en mettant en lumière la diversité des courants artistiques du XXè et du début du XXIè siècle.

Château de Lourmarin
2 avenue Laurent Vibert
84160 Lourmarin
04 90 68 15 23
www.chateaudelourmarin.com

►Jusqu'au 14 juin

EXPOSITION
"ON DIRAIT LE SUD"

En 2026 et 2027, le musée Vouland a Martel 'en tête : il met à l’honneur le peintre Eugène Martel (1869-1947). Ce premier semestre, ses œuvres dialoguent avec celles - dont des inédites - d'artistes de la nouvelle école d’Avignon, ou liés à la Provence.

Musée Louis Vouland
17 rue Victor Hugo
84000 Avignon
04 90 86 03 79
www.vouland.com

Lieux:
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