Le secteur de la construction est l’un des plus polluants au monde, y compris en Espagne. Le principal responsable est un matériau comme le béton, dont 30 milliards de tonnes sont fabriquées chaque année dans le monde et contribue directement au changement climatique avec 8% des émissions de dioxyde de carbone. Cependant, depuis quelques années, les scientifiques de la planète proposent de nouveaux mélanges avec des éléments aussi surprenants que le marc de café, qui le rendent non seulement moins polluant, mais aussi plus fort.
Les derniers à avoir rejoint cette tendance croissante sont des chercheurs du Département de génie civil et environnemental de l’Université d’État de l’Idaho (ISU), qui ont trouvé une solution surprenante pour réduire la quantité de ciment Portland nécessaire dans le mélange jusqu’à 30 % et, par conséquent, réduire ses dommages à l’environnement.
Après plusieurs expériences en laboratoire, l’équipe dirigée par le professeur agrégé Mustafa Mashal a atteint la même résistance à la compression et la même durabilité que le béton conventionnel grâce au carbonate de calcium précipité (PCC) dérivé du résidus de transformation de la betterave pour en extraire le sucre et des granulats de béton recyclés (également connus sous le nom de RCA ou UCA). Cela implique, selon les auteurs de l’étude, une éventuelle réduction du prix du matériau, puisqu’une partie de sa composition provient de produits mis au rebut.
Un mélange très sucré
Le sucre cristallisé, connu depuis l’époque de l’Empire perse, provenait traditionnellement de la canne à sucre. Cependant, au milieu du XVIIIe siècle, le chimiste allemand Andreas S. Malgraff découvre l’existence d’une quantité abondante de sucre sous forme de saccharose dans certaines variétés de betteraves. Dans des pays comme l’Espagne, actuellement, près de 100 % de la production de cet ingrédient de base en cuisine provient précisément de ces cultures.
Ce qui est beaucoup plus récent est la découverte que le PCC peut être obtenu comme sous-produit de l’extraction du sucre de betterave et son potentiel dans l’industrie de la construction, puisque Il est chimiquement identique à la poudre de calcaire naturel.
Un béton coulé Iryna Melnyk / iStock Omicrono
« J’ai découvert le carbonate de calcium précipité grâce à un étudiant en génie civil, Joe Shurtleff », explique-t-il dans un communiqué de presse Mashal, professeur agrégé au Département de génie civil et environnemental de l’ISU et expert en ingénierie des structures. « Il y a eu une tendance à explorer des substituts écologiques pour réduire la consommation de ciment dans le béton, et j’ai immédiatement pensé à explorer ce matériau pour remplacer partiellement le ciment« .
Selon les premiers calculs des chercheurs, cela devrait fonctionner, mais Mashal et son équipe ont souhaité pousser l’hypothèse plus loin. Pour ce faire, ils ont réalisé différents mélanges en laboratoire pour obtenir petits échantillons de béton en forme de cylindre, chacun avec des quantités différentes de PCC, ainsi que des échantillons de contrôle. Une fois solidifiés, ils ont été soumis à différents tests pour vérifier leurs valeurs relatives à la résistance à la compression et à la rupture en traction.
Ainsi, des scientifiques de l’Université d’État de l’Idaho ont découvert que Jusqu’à 30 % du ciment utilisé pour fabriquer le béton peut être remplacé par du carbonate de calcium précipité et continuent de se conformer aux normes de l’American Society for Testing and Materials, qui établissent les valeurs nécessaires pour qu’ils puissent être utilisés comme matériaux de construction.
béton recyclé
Pour aller plus loin, Mashal et Kabiraj Phuyal, étudiant diplômé en génie civil et auteur principal du étude publiée dans la revue scientifique Sustainabilityils ont également étudié la possibilité de utiliser des granulats de béton recyclés (UCA) au lieu du sable ou des pierres concassées habituelles dans le ciment Portland.
Les granulats UCA sont obtenus à partir de morceaux de béton préalablement utilisés dans certaines constructions, émiettés et broyés jusqu’à l’obtention de la consistance souhaitée. D’après les résultats obtenus en laboratoire, Ces déchets pourraient remplacer jusqu’à 100% des granulats les plus courantssans compromettre les propriétés physiques du béton obtenu.
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« Il est important d’explorer des options plus vertes et plus durables pour la production de béton afin de répondre aux problèmes environnementaux. De plus, le béton que nous testons peut offrir une alternative moins coûteuse pour les constructeurs car elle utilise des matériaux recyclés« , a déclaré Phuyal.
Les résultats des tests étaient très prometteurs, mais les chercheurs souhaitent approfondir ses applications possibles en soumettant le mélange obtenu à de nouveaux tests. En fait, ils évoquent la nécessité de déterminer sa dureté superficielle ou sa capacité de résistance aux conditions de gel et de dégel, par exemple. Cela permettrait de connaître sa durabilité et de vérifier si, effectivement, il peut résister aux conditions réelles.
Travailleurs avec du béton Capitole américain Omicrono
« Nous prévoyons de développer nos recherches et d’explorer d’autres aspects de ce béton vert en utilisant des matériaux recyclés et des sous-produits que nous avons développés à l’ISU », a déclaré Mashal. « Nous collaborons également avec nos partenaires industriels pour identifier les applications de ces mélanges de béton« .
Dans les conclusions de l’article, ils soulignent également la nécessité d’études futures pour explorer les possibilités offertes par le PCC dans les bétons à ultra hautes performances (BFUP), qui offre un comportement structurel plus proche de celui de l’acier grâce à son comportement très ductile lorsqu’il est soumis à une traction.
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