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Béton bas carbone
TECHNOLOGIE
S’il s’agissait d’un pays, l’industrie mondiale du béton se classerait au troisième rang des pays les plus polluants derrière la Chine et les Etats-Unis. Les ~4,2 milliards de tonnes de ciment produits dans le monde chaque année représente 7% des émissions globales de CO2 et 9% en Suisse (environ deux fois plus que les émissions liées à l’aviation). Pire encore, le niveau d’émission par dollar de revenu du ciment est le plus élevé parmi les principales industries de production.
Pourquoi un tel impact environnemental? Principalement (i) à cause de l’énorme demande pour ce matériau dans le secteur de la construction ainsi que (ii) au ciment qui est utilisé comme liant et qui représente à lui seul plus de 98% de l’impact écologique d’un béton classique. En effet, le ciment est fabriqué en chauffant un mélange de calcaire, d’argile et de sable jusqu’à 1450 degrés dans un four rotatif. Sous l’effet de la chaleur, la farine issue de ce mélange se transforme en clinker qui est ensuite refroidi puis finement broyé pour produire la poudre que nous appelons ciment. Les deux tiers des émissions de ciment sont générés lors de cette réaction chimique à la base de la fabrication du clinker. Le dernier tiers des émissions provient des combustibles fossiles utilisés pour chauffer la roche dans les fours. Le béton est ensuite obtenu par mélange du ciment, de granulats provenant de diverses roches, d’eau et d’adjuvants pour influencer les propriétés physiques du béton.
L’industrie du béton a commencé à développer des solutions alternatives plus respectueuse de l’environnement, comme par exemple:
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Utilisation de graves mixtes issues de démolition car, une fois broyé, le béton peut être réutilisé comme substitut des granulats dans le nouveau béton. D’autres chercheurs explorent également la possibilité de remplacer les granulats par des microfibres végétales (bois, lin et tiges de colza, tournesol ou maïs)
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Réduction de la consommation d’eau, la consommation d’énergie et le transport en optimisant divers processus de production
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Remplacement du clinker qui est particulièrement énergivore par d’autres matériaux (argile, calcaire, gypse)
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Intégration d’une faible quantité de graphène dans le mélange (~0.1%), ce qui permet de rendre le béton 30% plus résistant tout en réduisant la quantité de matériel nécessaire et les émissions de carbone
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Extraction du CO2 de l’atmosphère afin de l’injecter artificiellement dans du béton (Carbon Capture, Utilisation and Storage, “CCUS”), permettant ainsi d’améliorer le bilan climatique du béton d’environ 10% via le stockage permanent du carbone et la réduction du taux de ciment dans le béton
CIMENT 0% CLINKER
L’entreprise française Hoffmann Green Cement propose un béton sans clinker qui promet de diviser par six l’empreinte carbone du ciment. Pour ce faire, l’entreprise récupère et revalorise des co-produits issus de l’industrie et de la construction tels que le laitier, l’argile et le gypse, avant de les activer à froid.
ANALYSE
Le marché du béton est colossal grâce à sa position de quasi-monopole par rapport aux autres matériaux dans le secteur de la construction (bois, acier, argile etc.).
Son large succès est dû à de nombreux facteurs dont son coût, ses propriétés physiques, son processus de production relativement simple ainsi qu’une grande disponibilité des matières premières requises partout sur terre. Néanmoins, pour certains types de construction l’utilisation de matériaux plus respectueux de l’environnement commence à être privilégiée à celui du béton, par exemple le bois. De ce fait, une nouvelle économie se met progressivement en place.
Des solutions existent bel et bien mais le principal frein à l’adoption de ces solutions vertes consiste en une certaine inertie du milieu de la construction. Les normes jouent également un rôle essentiel dans la décision ou non d’adopter des substituts au bétons traditionnels et peuvent prendre plusieurs années pour être adaptées aux nouvelles solutions, ce qui amplifie encore davantage cet effet d’inertie. Un autre point à prendre en compte est que ces différentes solutions ne peuvent pas être appliquées de manière uniforme. En effet, les caractéristiques techniques du projet (par exemple l’environnement externe) doivent être considérées afin de choisir la solution bas carbone la mieux appropriée. Du côté financier, on estime qu’un béton à base de granulats recyclés entraine un surcoût d’environ 10% par rapport à un béton traditionnel.
Production mondiale de ciment, en millions de tonnes par année
(Source: Agence internationale de l'énergie)
NEUSTARK ET LE BÉTON ENRICHIS EN CO2
Neustark, une société basée à Berne, produit des granulés de béton recyclés et enrichis en CO2. Selon la société, cette méthode permettrait de stocker environ 10 kg de CO2 par m3 de béton tandis que 20 kg de nouvelles émissions seraient évitées pendant le processus de production. Avec ces deux leviers, le bilan climatique du béton frais serait réduit d’environ 10%.