Chaque année, 30 000 millions de tonnes de béton sont utilisées dans le monde, une demande qui ne cesse d’augmenter et croît plus vite que celle de l’acier ou du bois. Il s’agit d’un matériau bon marché, polyvalent et durable, mais il a un coût élevé pour l’environnement : pour chaque tonne de béton produite, 600 kilos de dioxyde de carbone sont rejetés dans l’atmosphère. C’est pour cette raison que, ces dernières années, des scientifiques du monde entier, y compris d’Espagne, ont cherché de nouvelles façons de produire du béton ou de lui ajouter des propriétés inhabituelles, comme le stockage d’énergie.
Les derniers à apporter leur grain de sable, jamais mieux dit, sont les ingénieurs australiens à l’origine d’un nouvelle recette pour rendre le béton 30% plus résistant que le traditionnel. Son ingrédient secret ? Le marc de café correctement traité, qui aurait ainsi une seconde vie et réduirait également les déchets qui finissent dans les décharges.
L’étude, publié dans le Journal of Cleaner Production, a été réalisée par des scientifiques de l’Université RMIT de Melbourne, avec le chercheur postdoctoral Rajeev Roychand comme auteur principal. « L’inspiration de notre travail était de trouver une manière innovante d’utiliser les grandes quantités de déchets de café dans les projets de construction au lieu d’aller dans les décharges, pour donner au café un double usage », a déclaré Roychand dans un communiqué de presse.
béton plus résistant
Au début on parlait de béton, mais qu’en est-il du café ? Les capsules Nespresso et les nouvelles spécialités de café se sont multipliées consommation mondiale de café, dont les déchets avoisinent les 10 milliards de kilos par an. Cela implique également une dépense énergétique importante et l’émission de gaz à effet de serre dans l’élimination des restes organiques.
De plus, comme le soutiennent les chercheurs australiens dans leur étude, « le maintien d’un approvisionnement durable en sable pose des défis critiques et durables en raison de la nature limitée des ressources et de l’impact environnemental associé à leur extraction. » Par conséquent, le secteur de la construction doit explorer des matières premières alternatives pour garantir sa durabilité à long terme.
Le groupe de chercheurs responsables de l’étude Carelle Mulawa-Richards / RMIT University Omicrono
C’est pour cette raison que Roychard et son équipe ont commencé à travailler sur le traitement de ces résidus de café, qui ils ne pouvaient pas être appliqués directement sur le mélange à la place du sable. En raison de sa fine granulométrie, ce matériau avait déjà été étudié pour certaines applications civiles et de construction, mais les ingénieurs du RMIT ont voulu aller plus loin.
Ils ont d’abord collecté du marc de café dans différents cafés de Melbourne et l’ont séché pour éliminer toute trace d’humidité. Le matériau était ensuite chargé dans des plateaux en aluminium, ensuite scellés de tous les côtés. Pour permettre aux gaz de s’échapper lors de la décomposition thermique résultant de la pyrolyseils ont percé de minuscules microtrous dans l’aluminium à des endroits aléatoires.
différents échantillons
Pour tester leur efficacité à différentes températures, ils ont été chauffés jusqu’à 12 échantillons, certains non traités, d’autres chauffés à 350 °C et d’autres à 500 ºC, pendant une durée de 2 heures, pour « forcer » les liaisons structurelles avec la matrice cimentaire. L’objectif de ce traitement était de créer du biochar ou biomasse d’origine végétale, pour ensuite étudier le comportement mécanique et microstructural du béton obtenu.
les différents échantillons ils ont été incorporés au ciment Portland ordinaire, dans des proportions comprises entre 5% et 20% en remplacement du sable. Le béton frais a ensuite été coulé dans des coffrages, durci à température ambiante pendant 24 heures, démoulé et durci dans un réservoir d’eau.
[El hormigón que cambiará la construcción: repara las grietas en edificios y carreteras por sí mismo]
Vérifier la résistance à la compression du béton obtenu, c’est-à-dire la contrainte maximale qu’un matériau solide peut supporter sans se fracturer, les chercheurs ont analysé chaque échantillon en laboratoire en utilisant des techniques telles que la diffraction des rayons X et un microscope électronique à balayage (MEB).
Les résultats ont indiqué que, parmi les mélanges utilisés, celui qui remplaçait 15% de sable par du café reste pyrolysé à 350 ºC offrait les meilleures caractéristiquess. En fait, alors que d’autres combinaisons affaiblissaient la structure en béton, celle-ci a permis d’obtenir une augmentation de 29,3 % de la résistance à la compression.
Images d’échantillons de béton au microscope électronique Université RMIT Omicrono
À l’heure actuelle, l’enquête en est encore à ses débuts et les études de terrain manquent. Pourtant, les chercheurs s’appuient sur les résultats prometteurs de leurs expériences pour annoncer que 100 % des 75 000 tonnes de déchets de café qui arrivent chaque année dans les décharges australiennes pourraient être utilisées pour obtenir du béton plus résistant et plus durable.
En fait, Ils travaillent déjà avec plusieurs municipalités de différentes régions australiennes, qui les ont contactés pour lutter contre l’élimination des déchets organiques. « Ils nous ont déjà engagés pour leurs prochains projets d’infrastructures qui intègrent des formes pyrolysées de différents déchets organiques. »
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