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Le ciment se cherche une double vie
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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 . . .

01 - Ain

Du 30  août au 13 septembre

CONCERTS
"LES MUSICALES DU PARC DES OISEAUX"

Des artistes engagés en faveur de la protection de l’environnement et des musiciens de légende viendront fêter les 50 ans du Parc des Oiseaux.
Paul Personne - Zazie - Paolo Comte - Daniel Guichard - Vitaa & Slimane - The Dire Straits Expérience - Ibrahim Maalouf - Maxime Le Forestier - Yannick Noah - Louis Bertignac - Gauvin Sers - La Rue Ketanou.

Parc des Oiseaux
01330 Villars Les Dombes
04 74 98 05 54
www.parcdesoiseaux.com


13 - Bouches du Rhône

Du 11 au 19 juin

BALADES EN MER
CONGRÈS MONDIAL DE LA NATURE DE L’UICN

Lors de ce rendez vous, des balades en mer à bord de l'Hélios, la seule vedette à passagers hybride de la compagnie Marseillaise ICARD MARITME, seront organisées par : Le parc National de la Côte Bleue : 10 juin - Le conservatoire du littoral : 11 & 16 juin - Le parc National des Calanques : 15 & 20 juin.

1 quai Marcel Pagnol
13007 Marseille
04 91 330 329
www.iucncongress2020


25 - Doubs

Du 15 février au 3 mai 2020

EXPOSITION
"GEORGES FESSY ET LA PHOTOGRAPHIE"

Exposition en coproduction avec le Familistère de Guise. Georges Fessy et la photographie est une rétrospective présentée à travers plus d’une centaine de photographies qui traduit la diversité d’une vie de photographe : paysages, portraits, natures mortes, objets d’art, vues d’architectures.

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
www.salineroyale.com


34 - Hérault

Du 4 avril au 23 août

EXPOSITION
"ÉRIC BOURRET. TERRES"

Les photographies d’Eric Bourret font un écho troublant aux collections géologiques et archéologiques du Musée de Lodève : elles rappellent à la fois les strates successives laissées par le temps et l’éphémère temporalité de l’homme.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr


50 - Manche

Du 8 février au 24 mai

EXPOSITION DE PHOTOGRAPHIES
"LA HAGUE : A L’EPREUVE DU TEMPS"

De vallées encaissées en roches mystérieuses, du littoral déchiqueté aux champs quadrillés de murets, le regard d’Antoine Soubigou s’est posé sur une Hague intemporelle et tourmentée.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


Du 4 avril au 1er novembre

EXPOSITION PHOTOGRAPHIQUE
"VIE SAUVAGE EN COTENTIN"

Une exposition pour les curieux de nature mais aussi pour les amateurs de belles images... L’association "Regards" basée à Cormelles-le-Royal dans le Calvados rassemble des photographes naturalistes, passionnés d’image et de nature.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


59 - Nord

Jusqu’au 26 avril

EXPOSITION
"VIRAL, DU MICROBE AU FOU RIRE, TOUT S’ATTRAPE !"

Quel est le point commun entre une bactérie, une émotion, une rumeur, une vidéo et un bâillement ? La contagion bien sûr ! Plus qu’une exposition, Viral est une expérience pédagogique, amusante et contagieuse !
Pour tout public à partir de 7 ans.

Forum départemental des Sciences
1 place de l’Hôtel de ville
59650 Villeneuve d’Ascq
03 59 73 96 00
www.forumdepartementaldessciences.fr


62 - Pas-de-Calais

Avril

ATELIERS
J DUBOIS HORTICULTEUR

♦Atelier "le compost" : réalisez votre compost simplement. Le 20 avril de 18h à 20h.
♦Atelier "réaliser un abri à insectes" : on lève le voile sur les insectes qui peuplent nos jardins. Le 22 avril de 14h30 à 16h45.
♦Printemps des possibles - Festival nature, environnement et ESS : nature, local, partage, coopératif. Les 25 et 26 avril.

J Dubois Horticulteur
244 rue de l’Université
62400 Béthune
03 21 57 59 01
www.j-dubois.fr


Du 12 au 24 avril

ANIMATION
"VIENS FABRIQUER TA COURONNE DE ROI OU REINE"

Dans le cadre de la visite, les enfants pourront fabriquer leur propre couronne avant de se costumer et de se mettre dans la peau d’un Roi ou d’une Reine de 1520 !

La Tour de l’Horloge
Rue du Château
62340 Guînes
03 21 19 59 00
www.tour-horloge-guines.com


71 - Saône et Loire

► Du 4 avril au 1er novembre

EXPOSITION
"BÊTISE ET BALIVERNES, IDÉES REÇUES SUR LA NATURE"

« les chauves-souris s'accrochent dans les cheveux » ; « les grenouilles sont vertes et les crapauds marron » ; « les moustiques préfèrent les peaux sucrées… », autant d’idées reçues et de fausses informations qui ont souvent la vie dure ! Une scénographie originale et les illustrations humoristiques de Roland Garrigue raviront aussi bien les petits que les grands !

Centre EDEN
26 rue de l’Eglise
71290 Cuisery
03 85 27 08 00
www.centre-eden71.fr


76 - Seine maritime

Les 25 et 26 avril

SALON INTERNATIONAL DE LA LAINE

Accueillant plus de 40 exposants internationaux, ce salon est une première en Normandie. Fils, patrons, kits, échanges, de quoi mettre en valeur le travail artisanal, explorer les savoir-faire.

Château de Miromesnil
76550 Tourville-sur-Arques
02 35 85 02 80
www.chateaumiromesnil.com

Lieux:

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