Béton et environnement, peut-on (ré)concilier les deux ?

Béton avec ajouts cimentaires? Béton dépolluants? Béton haute performance?… du verre dans le béton? Beaucoup d’innovations écologiques dans ce domaine semble t-il, mais surtout beaucoup de zones d’ombres et d’éléments à clarifier.

Une journée d’information sur « le béton et ses technologies innovantes » à la Maison du Développement Durable (Montréal), l’occasion était trop belle, curieux que nous sommes, de lever le voile sur ces nouveautés et de nous faire notre propre opinion sur les dernières innovations du secteur! 

Voila pourquoi, le 20 septembre dernier, une partie de l’équipe d’Archibio était présent à la Maison du Développement Durable, et aujourd’hui nous souhaitons partager avec vous ce que l’on a entendu dans le cadre de cette journée, organisée par l’Association Canadienne du Ciment.

 

Le béton et sa composition :
Le béton est la deuxième substance la plus utilisée dans le monde après l’eau! Et depuis « la nuit des temps », pourrait-on dire. On retrouve des traces de son utilisation jusqu'en 7000 av J.-C.

Le béton se compose de 10 à 20% de ciment ajouté à de l’eau et des granulats. Le ciment est en effet au cœur de la structure du béton puisque c’est la « colle » qui lie les autres composantes entre elles.

Une tonne de béton génère environ 80kg de CO² équivalent !

 

 

Le ciment :
La recherche au niveau, impact environnemental, se concentre sur le ciment puisque ce constituant est responsable de la majeure partie des émissions de gaz à effets de serre liées à la production du béton.

Les matières premières sont une combinaison de calcaire, de schiste, d’argile, de sable et de minerais de fer issues de carrières. La pierre est concassée en deux étapes pour arriver à des fragments de 20 mm que l’on stocke. Les différents constituants sont alors dosés, pulvérisés et mélangés pour donner le « cru ». On chauffe ensuite ce mélange à 1450°C pour le transformer en « clinker » de ciment. 

C’est au cours de cette étape que la réaction chimique produisant du CO2 a lieu:

 

Calcination du calcaire : CaCO3 --> CaO + CO2

 

La production d’une tonne de clinker engendre un dégagement de plus de 500 kg de CO2, c’est à dire environ 60 % des émissions totales liées à la fabrication du ciment

Enfin le clinker est pulvérisé avec du gypse pour donner du ciment (ciment Portland pour 98% de la production mondiale).

Une tonne de ciment produit est l’équivalent de 860 kg de CO² dégagé et l’utilisation de combustible (pour chauffer à 1450°C) correspond à près de 40% de ces émissions!

 

 

 

Les bétons du futur :
Le comité pour le développement durable de lAmerican Concrete Institute (ACI) qui a pour objectif de promouvoir le béton sur le continent américain, à édité sa définition du développement durable pour le béton :

  • Le béton doit être spécifié et formulé pour son application en tenant compte de sa durabilité et la conservation des ressources avec un impact minimal sur l’environnement. 

  • La fabrication des matériaux, la production du béton et les pratiques de construction doivent se faire en tenant compte de la responsabilité environnementale. 

  • Le béton, dans toutes ses applications doit être durable, et doit être vu en tant que tel par les propriétaires d’ouvrages et par le grand public. 

 

Bétons avec ajouts cimentaires :
Les ajouts cimentaires sont des sous-produits de l’industrie qui permettent de réduire la proportion de ciment brut dans un béton.

Utilisés judicieusement, les ajouts cimentaires peuvent aussi rehausser les propriétés à long terme du béton. En revanche, à forte concentration en ajouts, son utilisation pour des structures importantes doit être soigneusement étudiée.

Au Québec les ajouts cimentaires les plus utilisés sont la fumée de silice (sous produits de la métallurgie et de la production de silicium), les cendres volantes qui sont importées (la cendre volante vient principalement de la combustion du charbon et donc des centrales à charbons) et le laitier de haut fourneau (un coproduit issu de la fabrication de la fonte au haut fourneau).

Les cendres volantes, le laitier de haut fourneau ou la fumée de silice sont ajoutés directement au ciment au stade du broyage dans le processus de production. L'utilisation de ciment mélangé assure notamment un accroissement de la capacité de production, une réduction des émissions de CO2, une réduction de la consommation de combustible et un contrôle rigoureux de la qualité des ajouts cimentaires.

 

 


 

Ajout cimentaire de verre !
Au fond du hall de la 
Maison du Développement Durable, on peut distinguer une séparation dans la dalle de béton sous nos pieds…!

Et pour cause, il s’agit de béton avec ajout cimentaire de poudres de verres. En effet, la Maison du développement durable a procédé à la mise en place de deux dalles de béton expérimentales qui sont équipées de sondes de mesures et constituées en partie de verre de bouteilles recyclées broyées.

La mise en place de ses dalles à été effectué en partenariat avec la Chaire de recherche de l’Université de Sherbrooke.

La « Chaire SAQ de valorisation du verre dans les matériaux », a pour objectif d'étudier la possibilité de recycler dans la fabrication du ciment et du béton les dizaines de milliers de tonnes de verre mixte et coloré récupérées chaque année au Québec. Le verre incolore se recycle bien mais ce n’est pas le cas des autres types de verres appelés « verres mixtes ». Cette chaire à donc pour but d’expérimenter et de valoriser les ajouts de verres broyés dans le ciment ou en tant que granulats dans le béton.

 

 

Des bétons pour de grandes structures :

Béton haute performance :
Les bétons à hautes performances sont essentiellement des bétons pour lesquelles le rapport eau sur ciment est très faible. Ils se caractérisent par de très grandes résistances à la compression.

La porosité et la perméabilité de ces bétons améliorent leur durabilité. Ils sont plus résistants agressions chimiques comme celles que peuvent subir les bétons en milieu marin ou en milieu agressif et résistent mieux au gel. 

 

Béton dépolluant :
Une société franco-italienne à mis au point un ciment qui, selon ces concepteurs, est censé réduire la pollution atmosphérique. Ce nouveau ciment contient du dioxyde de titane. Sous l’effet des rayons du soleil, ces particules mélangées au ciment vont dégrader les oxydes d’azote qui émanent des voitures.

En savoir plus

 

 

Les cimenteries du futur ?
Un autre axe d’amélioration concerne les processus de fabrication du ciment. 60% des émissions étant liées à la calcination du calcaire, les cimenteries cherchent à optimiser leurs matériels de combustion et travaillent sur l’utilisation d’autres combustibles.

Certaines cimenteries font de la valorisation énergétique, c'est-à-dire qu’elles remplacent les combustibles fossiles par des matières résiduelles (pneus, tapis d’automobile, bardeaux d’asphalte…). D’autre actions sont mises en place, comme la réhabilitation de carrières épuisés.

 

__________

 

Il semble donc que les idées et les possibilités ne manquent pas pour rendre le béton plus écologique et durable. Certains de ses nouveaux bétons déjà sur le marché (béton avec ajouts cimentaires par exemple) sont donc de meilleures solutions pour réaliser par exemple sa dalle de béton ou ses murs de fondation.

 

Le béton demeure toutefois un matériau dont l’impact de cycle de vie est important si on le compare au bois. Il est donc préférable d’un point de vue écologique de limiter son utilisation aux endroits où il y peu de matériaux de rechange, par exemple les murs de fondation et la dalle. On peut par ailleurs tenter de réduire l’utilisation du béton en construisant une maison sur dalle monolithique tel qu’explicité dans le cahier de projet #5 de La Ruche.

 

Enfin, le développement du bois d’ingénierie permet de dépasser les limites traditionnelles du bois car il est maintenant possible de construire des structures imposantes dont des édifices multi-logement en ossature de bois.

 

Développer de nouveaux bétons demande du temps et nécessite de faire des tests précis sur de longues durées. Il apparait évident que l’industrie du béton est consciente de l’image qu’elle véhicule et qu’elle cherche à mettre en place des solutions plus écologiques et plus durables.

© Photo accueil Creative Common

 

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