Brevet FR3113465A1 — publié le 20220225

Procédé de carbonatation d’une fraction fine issue d’un procédé antérieur de dissociation d’un béton de déconstruction, la fraction fine comprenant du sable et de la pâte de ciment hydratée dont la proportion en masse est au moins 1,25 fois plus élevée que celle de la pâte de ciment hydratée contenue dans le béton de déconstruction dont elle est issue, la fraction fine étant ci-après dénommée la matière de carbonatation, ce procédé de carbonatation étant mise en œuvre au moyen d’une installation comportant un réacteur de carbonatation, le procédé de carbonatation comportant : - une étape de passage dans laquelle la matière de carbonatation traverse le réacteur de carbonatation, - une étape de carbonatation simultanée à l’étape de passage dans laquelle la matière de carbonatation est mise en contact avec du dioxyde de carbone ou un gaz contenant au moins 5% de dioxyde de carbone dans le réacteur de carbonatation. . Figure pour l'abrégé : Figure 2 Procédé de carbonatation forcée d’une fraction fine d’un béton de déconstruction Domaine technique de l'invention L'invention concerne un procédé de carbonatation forcée d’une fraction fine issue d’un procédé antérieur de dissociation d’un béton de déconstruction. De façon plus précise, l’invention concerne un procédé consistant à piéger du dioxyde de carbone dans des bétons de déconstruction. Arrière-plan technique Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre. La quantité de gaz de dioxyde de carbone dans l’atmosphère terrestre a un impact sur le réchauffement climatique, ce faisant a un impact sur notre environnement. Il existe plusieurs techniques de réduction du dioxyde de carbone. L’une de ces techniques consiste à piéger le dioxyde de carbone dans des bétons de déconstruction. Les bétons de déconstruction comprennent de la pâte de ciment hydratée. La pâte de ciment hydratée peut, dans une certaine mesure, être utilisée comme puits de dioxyde de carbone. En d’autres termes, la pâte de ciment hydratée peut être utilisée pour capter du dioxyde de carbone, pour en diminuer la quantité présente dans l’atmosphère. Le calcium, contenu dans la pâte de ciment hydratée, réagit avec le dioxyde de carbone pour former de la calcite. Cette réaction permet la captation de dioxyde de carbone et le rejet d’eau. Outre le potentiel de captation du dioxyde de carbone, la pâte de ciment ainsi carbonatée a un intérêt économique en ce qu’elle peut être utilisée notamment comme filler pour mortier et béton pour la fraction la plus fine, avec typiquement des dimensions inférieures à 125 µm. Bien que les techniques actuelles permettent d’utiliser les bétons de déconstruction comme puits de dioxyde de carbone, elles demeurent néanmoins perfectibles. En effet, les procédés actuels n’utilisent pas au mieux les propriétés des bétons de déconstruction pour capter un maximum de dioxyde de carbone. L’invention vise à remédier à cet inconvénient. A cet effet, il est proposé en premier lieu un procédé de carbonatation d’une fraction fine issue d’un procédé antérieur de dissociation d’un béton de déconstruction, la fraction fine comprenant du sable et de la pâte de ciment hydratée dont la proportion en masse est au moins 1,25 fois plus élevée que celle de la pâte de ciment hydratée contenue dans le béton de déconstruction dont elle est issue, la fraction fine étant ci-après dénommée la matière de carbonatation, ce procédé de carbonatation étant mise en œuvre au moyen d’une installation comportant un réacteur de carbonatation, le procédé de carbonatation comportant : - une étape de passage dans laquelle la matière de carbonatation traverse le réacteur de carbonatation, - une étape de carbonatation simultanée à l’étape de passage dans laquelle la matière de carbonatation est mise en contact avec du dioxyde de carbone ou un gaz contenant au moins 5% de dioxyde de carbone dans le réacteur de carbonatation. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison : - la matière de carbonatation traversant le réacteur de carbonatation présente des dimensions inférieures à 4 millimètres ; - l’humidité relative des gaz dans le réacteur de carbonatation est comprise entre 40% et 100% ; - la température à l’intérieur du réacteur de carbonatation est comprise entre 20°C et 90°C ; - la température à l’intérieur du réacteur de carbonatation est comprise entre 40°C et 80°C ; - un temps de séjour de la matière de carbonatation à l’intérieur du réacteur de carbonatation est compris entre 20 minutes et 120 minutes ; - l’étape de carbonatation étant réalisée à une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique ; - l’humidité de la matière de carbonatation entrant dans le réacteur de carbonatation est comprise entre 3% et 7% ; - le procédé antérieur de dissociation d’un béton de déconstruction comprend une étape de fragmentation du béton de déconstruction dans une machine de fragmentation par compression en lit de matière sous l’effet d’une force de fragmentation, la machine comportant : - une cuve formant piste intérieure de fragmentation autour d’un axe longitudinal de la machine ; - un moyeu formant piste extérieure de fragmentation autour d’un axe longitudinal de la machine, le moyeu étant placé à l’intérieur de la cuve ; - au moins un vibrateur mis en rotation autour d’un axe longitudinal de la machine ; - un moyeu formant piste extérieure de fragmentation autour d’un axe longitudinal de la machine, le moyeu étant placé à l’intérieur de la cuve ; - au moins un vibrateur, mis en rotation autour d’un axe longitudinal de la machine, et relié à l’un ou l’autre de la cuve et du moyeu ; - un système de contrôle d’au moins un paramètre de la force de fragmentation parmi la vitesse de rotation du ou des vibrateurs et l’angle de déphasage entre au moins deux vibrateurs ; le procédé antérieur de dissociation comprenant : - la mise en rotation du ou des vibrateurs de la machine de fragmentation, de sorte que la cuve effectue un mouvement dans un plan transversal de la machine par rapport au moyeu ; - l’alimentation de la machine de fragmentation en béton de déconstruction ; - la fragmentation du béton de déconstruction entre la piste extérieure et la piste intérieure de fragmentation ; procédé antérieur de dissociation dans lequel le système de contrôle règle au moins un paramètre de la rotation des vibrateurs de manière à générer une force de fragmentation par la machine permettant de dissocier la matière de carbonatation des autres constituants du béton de déconstruction. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : la est une représentation schématique d’une machine de fragmentation utilisée dans le procédé selon l’invention ; la est une représentation schématique d’un procédé selon l’invention. Description détaillée de l'invention Sur la est représenté un procédé 20 de carbonatation selon l’invention. De façon plus précise il s’agit, d’un procédé 20 de carbonatation d’une fraction fine, issue d’un procédé antérieur de dissociation d’un béton de déconstruction. La fraction fine comporte du sable et de la pâte de ciment hydratée. La fraction fine est au moins 1,25 fois plus concentrée en pâte de ciment hydratée que le béton de déconstruction dont elle est issue. Par exemple, pour un béton de déconstruction comprenant la valeur usuelle de 20% de pâte de ciment hydratée, la fraction fine comprend au moins 25% en masse de pâte de ciment hydratée. Dans ce qui suit, la fraction fine est dénommée la matière de carbonatation. Il est entendu par « sable », la matière minérale naturelle de nature siliceuse ou calcaire ou silico calcaire incorporée initialement dans la fabrication du béton et qui est caractérisée par une granulométrie inférieure à 4 millimètres. Il s’agit du sable que l’on mélange au ciment et aux gravillons en présence d’eau pour obtenir du béton. Est également inclus dans la définition de « sable », le produit du broyage des gravillons dans le procédé antérieur de dissociation des bétons de déconstruction, lorsque la granulométrie de ce produit est inférieure à 4 millimètres. Le procédé 20 de carbonatation est mis en œuvre au moyen d’une installation comportant un réacteur de carbonatation. Le réacteur de carbonatation se présente sous la forme d’une chambre, laquelle est traversée par la matière de carbonatation. Le procédé de carbonatation comprend une étape E1 de passage dans laquelle la matière de carbonatation traverse le réacteur de carbonatation et une étape E2 de carbonatation simultanée à l’étape E1 de passage dans laquelle la matière de carbonatation est mise en contact avec du dioxyde de carbone ou un gaz contenant au moins 5% de dioxyde de carbone. Cette mise en contact est effectuée dans le réacteur de carbonatation. La matière de carbonatation, comportant notamment au moins 1,25 fois plus de pâte de ciment hydratée en masse que le béton de déconstruction dont elle est issue permet d’améliorer significativement les techniques actuelles. En effet, ce procédé de carbonatation permet une captation plus importante de dioxyde de carbone. Avantageusement, la matière de carbonatation présente une certaine granulométrie. Cette granulométrie est telle que les particules présentes dans la matière de carbonatation, ont des dimensions inférieures à 4 millimètres. Une matière de carbonatation ayant de telle dimensions, permet de faciliter l’étape de carbonatation. En effet, la demanderesse s’est aperçue qu’au-delà de ces dimensions, la carbonatation nécessite un temps de séjour trop important dans le réacteur de carbonatation. Avantageusement, dans le réacteur de carbonatation, l’humidité relative est maintenue de sorte à être comprise entre 40% et 100%. L’humidité relative est le rapport entre la pression partielle de vapeur d’eau contenue dans les gaz et la pression partielle d’eau saturante à la même température que celle des gaz. La demanderesse a déterminé qu’en maintenant l’humidité relative comprise dans l’intervalle précédemment cité, la carbonatation se réalise de façon efficace en ce sens que le temps de séjour de la matière de carbonatation dans le réacteur de carbonatation est significativement réduit. Avantageusement, la température à l’intérieur du réacteur de carbonatation est maintenue de sorte à être comprise entre 20°C et 90°C. De préférence, la température est comprise entre 40°C et 80°C. La demanderesse a déterminé qu’en maintenant la température comprise dans l’intervalle précédemment cité, la carbonatation se réalise de façon efficace en ce sens que le temps de séjour de la matière de carbonatation dans le réacteur de carbonatation est significativement réduit. Avantageusement, le temps de séjour de la matière de carbonatation à l’intérieur du réacteur de carbonatation est compris entre 20 minutes et 120 minutes. Ce temps de séjour assure une carbonatation optimale de la matière de carbonatation. Avantageusement, l’étape de carbonatation est effectuée à une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique. Par sensiblement égale à la pression atmosphérique, il est entendu une pression relative comprise entre -10 millibar et +10 millibar. Ceci permet de faciliter l’étape de carbonatation, car les solutions techniques requérant un vide poussé ou une surpression sont particulièrement difficiles à mettre en œuvre et présentent l’inconvénient d’être onéreuses. Avantageusement, la matière de carbonatation présente une humidité comprise entre 3% et 7% en entrant dans le réacteur de carbonatation. Une telle humidité permet à la réaction de carbonatation de démarrer. Ainsi que précédemment évoqué, la matière de carbonatation est obtenue à partir d’un procédé antérieur de dissociation d’un béton de déconstruction. Dans ce qui suit, ce procédé antérieur va être décrit. En effet, ce procédé antérieur permet d’obtenir une matière de carbonatation ayant une grande surface spécifique favorisant la réaction de carbonatation. Le procédé antérieur de dissociation d’un béton de déconstruction comprend une étape de fragmentation du béton de déconstruction dans une machine 1 de fragmentation par compression en lit de matière sous l’effet d’une force de fragmentation. La machine comprend : - une cuve 3 formant piste 3a intérieure de fragmentation autour d’un axe longitudinal de la machine 1 ; - un moyeu 5 formant piste 5a extérieure de fragmentation autour d’un axe longitudinal de la machine 1, le moyeu 5 étant placé à l’intérieur de la cuve 3 ; - au moins un vibrateur 8a, 8b, 8c, 8d mis en rotation autour d’un axe longitudinal de la machine 1 et relié à l’un ou l’autre de la cuve 3 et du moyeu 5 ; - un moyeu formant piste extérieure de fragmentation autour d’un axe longitudinal de la machine, le moyeu étant placé à l’intérieur de la cuve 3 ; - un système 11 de contrôle d’au moins un paramètre de la force de fragmentation parmi la vitesse de rotation du ou des vibrateurs 8a, 8b, 8c, 8d et l’angle de déphasage entre au moins deux vibrateurs 8a, 8b, 8c, 8d. Le procédé antérieur de dissociation comprend : - la mise en rotation du ou des vibrateurs 8a, 8b, 8c, 8d de la machine 1 de fragmentation, de sorte que la cuve effectue un mouvement dans un plan transversal de la machine 1 par rapport au moyeu 5 ; - l’alimentation de la machine 1 de fragmentation en béton de déconstruction ; - la fragmentation du béton de déconstruction entre la piste 5a extérieure et la piste 3a intérieure de fragmentation. Dans ce procédé antérieur de dissociation, le système 11 de contrôle règle au moins un paramètre de la rotation des vibrateurs 8a, 8b, 8c, 8d de manière à générer une force de fragmentation par la machine 1 permettant de dissocier la matière de carbonatation des autres constituants du béton de déconstruction. Procédé (20) de carbonatation d’une fraction fine issue d’un procédé antérieur de dissociation d’un béton de déconstruction, la fraction fine comprenant du sable et de la pâte de ciment hydratée dont la proportion en masse est au moins 1,25 fois plus élevée que celle de la pâte de ciment hydratée contenue dans le béton de déconstruction dont elle est issue, la fraction fine étant ci-après dénommée la matière de carbonatation, ce procédé de carbonatation étant mise en œuvre au moyen d’une installation comportant un réacteur de carbonatation, le procédé de carbonatation comportant : - une étape (E1) de passage dans laquelle la matière de carbonatation traverse le réacteur de carbonatation, - une étape (E2) de carbonatation simultanée à l’étape de passage dans laquelle la matière de carbonatation est mise en contact avec du dioxyde de carbone ou un gaz contenant au moins 5% de dioxyde de carbone dans le réacteur de carbonatation. Procédé (20) selon la revendication 1 dans lequel, la matière de carbonatation traversant le réacteur de carbonatation présente des dimensions inférieures à 4 millimètres. Procédé (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, l’humidité relative des gaz dans le réacteur de carbonatation est comprise entre 40% et 100%. Procédé (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, la température à l’intérieur du réacteur de carbonatation est comprise entre 20°C et 90°C. Procédé (20) selon la revendication 4 dans lequel, la température à l’intérieur du réacteur de carbonatation est comprise entre 40°C et 80°C. Procédé (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, un temps de séjour de la matière de carbonatation à l’intérieur du réacteur de carbonatation est compris entre 20 minutes et 120 minutes. Procédé (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, l’étape de carbonatation est effectuée à une pression sensiblement égale à la pression atmosphérique. Procédé (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, l’humidité de la matière de carbonatation entrant dans le réacteur de carbonatation est comprise entre 3% et 7%. Procédé (20) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, le procédé antérieur de dissociation d’un béton de déconstruction comprend une étape de fragmentation du béton de déconstruction dans une machine (1) de fragmentation par compression en lit de matière sous l’effet d’une force de fragmentation, la machine (1) comportant : - une cuve (3) formant piste (3a) intérieure de fragmentation autour d’un axe longitudinal de la machine (1) ; - un moyeu (5) formant piste (5a) extérieure de fragmentation autour d’un axe longitudinal de la machine (1), le moyeu (5) étant placé à l’intérieur de la cuve (3) ; - au moins un vibrateur (8a, 8b, 8c, 8d) mis en rotation autour d’un axe longitudinal de la machine (1) ; - un moyeu (5) formant piste (5a) extérieure de fragmentation autour d’un axe longitudinal de la machine (1), le moyeu étant placé à l’intérieur de la cuve ; - au moins un vibrateur (8a, 8b, 8c, 8d), mis en rotation autour d’un axe longitudinal de la machine, et relié à l’un ou l’autre de la cuve (3) et du moyeu (5) ; - un système (11) de contrôle d’au moins un paramètre de la force de fragmentation parmi la vitesse de rotation du ou des vibrateurs (8a, 8b, 8c, 8d) et l’angle de déphasage entre au moins deux vibrateurs (8a, 8b, 8c, 8d) ; le procédé antérieur de dissociation comprenant : - la mise en rotation du ou des vibrateurs (8a, 8b, 8c, 8d) de la machine (1) de fragmentation, de sorte que la cuve effectue un mouvement dans un plan transversal de la machine par rapport au moyeu (5) ; - l’alimentation de la machine (1) de fragmentation en béton de déconstruction ; - la fragmentation du béton de déconstruction entre la piste (5a) extérieure et la piste (3a) intérieure de fragmentation ; procédé antérieur de dissociation dans lequel le système de contrôle règle au moins un paramètre de la rotation des vibrateurs (8a, 8b, 8c, 8d) de manière à générer une force de fragmentation par la machine permettant de dissocier la matière de carbonatation des autres constituants du béton de déconstruction.