Alternatives écologiques au béton traditionnel

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Le béton est un mélange de ciment, de gravier, de sable, d’eau et d’une série de granulats. Avec environ 10 milliards de tonnes de béton produites chaque année, c’est la substance la plus consommée au monde, juste après l’eau. C’est donc logiquement le matériau de construction le plus utilisé au monde : des ponts aux grands bâtiments, le béton constitue le fondement même de nos infrastructures. Plus de 70 % de la population mondiale vit dans une structure en béton. Cela pourrait être parfait, mais il y a un hic : le béton est la source d’environ 7 à 8% des émissions mondiales de CO2. Plus précisément, c’est l’un de ses composants qui est très émettant : le ciment. Celui-ci a une empreinte carbone élevée.

Une structure d'architecte en béton

La cause de ces propriétés polluantes du ciment est que le processus de production est extrêmement énergivore, car la matière première est chauffée à une température d’environ 1450 degrés. De plus, le CO2 associé à la décarbonation de la matière première primaire est responsable d’environ 60 % des émissions de l’industrie. Il est donc grand temps de trouver des alternatives au béton traditionnel, mais heureusement – dans la série de matériaux écologiques – les prétendants ne manquent pas.
Petit tour d’horizon, pour faire plus de béton avec moins de béton.

Qu’est ce qu’un béton écologique ?

Le béton vert est une forme de béton écologique qui est fabriqué à partir de déchets ou de matériaux résiduels provenant de différentes industries, et dont la production nécessite moins d’énergie. Par rapport au béton traditionnel, il produit moins de dioxyde de carbone, et est considéré comme bon marché et plus durable. A noter, je ne parlerais pas ici des bétons de bois ou des bétons de chanvre ou de lin, car nous nous concentrerons sur des formes de bétons qui peuvent remplacer le béton : c’est a dire qu’elles ont au moins les même caractéristiques mécaniques.

L’objectif de l’utilisation du béton écologique est de réduire la charge sur les ressources naturelles et d’accroître la dépendance à l’égard des matériaux recyclables. Parmi les multiples stratégies utilisées pour atteindre la durabilité grâce au béton écologique, la réutilisation de l’eau de lavage pour réduire la consommation d’eau est une bonne technique.

Le remplacement partiel du ciment, qui consomme de l’énergie, par des matériaux réutilisables est l’une des meilleures stratégies utilisées pour obtenir des matériaux de construction écologiques. Par exemple, le ciment peut être remplacé par des cendres volantes, de la fumée de silice, des cendres de bois, etc.

Le béton à base de cendres volantes (Ashcrete / ciment de cendre)

Les cendres volantes sont un sous-produit de la combustion du charbon qui était auparavant mis au rebut dans les décharges, mais qui est maintenant utilisé pour fabriquer du béton plus vert.

Le béton a base de ciment de cendre est un substitut du béton traditionnel qui fait largement appel aux cendres volantes recyclées. Les cendres volantes sont mélangées à de la chaux et à de l’eau pour obtenir un béton solide et durable, semblable au ciment traditionnel mais incroyablement moins polluant.

L’utilisation de cendres volantes dans le béton de cendres en fait une alternative respectueuse de l’environnement, puisqu’elle peut remplacer le ciment, ce qui permet de réduire les émissions de CO2.

Le ciment de cendre peut remplacer entièrement ou en partie le ciment portland, selon les caractéristiques structurelles que vous voulez obtenir.

Parmi les autres avantages des cendres volantes, citons la réduction du ressuage, l’augmentation de la résistance du béton et la réduction du rétrécissement, par rapport au béton traditionnel. En plus de le rendre écologique, les cendres volantes rendent le béton résistant à la réactivité alcali-silice.

Vue zoomée de Cendres Volantes qui peuvent remplacer en partie le ciment portland pour le béton

Béton à base de scories de fonte (Laitier de Haut-Fourneau)

Tout comme les cendres volantes, le laitier de haut fourneau est un sous-produit qui peut être recyclé et utilisé pour fabriquer une alternative écologique au béton. Ce matériau granulaire vitreux est produit en trempant dans l’eau ou la vapeur des scories de fer fondues provenant du haut fourneau. En effet, Les minerais de fer étant toujours associés à une gangue d’oxydes et de silicates, la température du four les agglomère par fusion en ce que l’on appelle les scories.

Ce matériau peut remplacer environ 70 à 80 % du ciment, et améliore la durabilité du béton. Un autre avantage du laitier de haut fourneau est que le processus de production dégage moins de chaleur pour l’hydratation.

Une scorie, résidus de la fonte du fer qui peut être utilisée pour la fabrication de béton

Le béton à base de micro-sillice (ou fumée de sillice)

Également connue sous le nom de « fumée de silice », la micro-silice est une poudre ultrafine qui est un sous-produit de la production d’alliages de ferrosilicium ou de silicium (produit pour les composants informatiques par exemple), provenant de la condensation du dioxyde de silicium. Elle peut remplacer partiellement le ciment. Généralement on la retrouve à environ 7 à 12 % dans le béton.

La microsilice est connue pour améliorer la durabilité du béton en le rendant moins perméable et en augmentant sa résistance à la compression.

Le béton fabriqué à partir de fumées de silice est spécifiquement utilisé pour les structures qui sont exposées à des produits chimiques agressifs par exemple, mais aussi pour en améliorer ses qualités esthétiques (un béton beaucoup plus clair et lisse, qui se salit beaucoup moins, car il est beaucoup moins poreux).

Par rapport au béton traditionnel, il s’agit d’un matériau beaucoup plus respectueux de l’environnement, non pas parce qu’il est biosourcé (évidemment) mais parce qu’il est circulaire. En effet, il utilise les déchets d’autres industries économisant ainsi d’abord le cout environnemental de la production de ciment portland qu’il remplace mais aussi le cout de la destruction du déchet qu’il utilise. En outre le béton à base de micro-silice est plus résistant et plus durable : la durée de vie du bâtiment en est augmentée.

Fumée de silice en granulat

Les bétons sans graviers

Outre la recherche de substituts au ciment, le remplacement des matériaux granulaires par des ressources recyclables et réutilisables est une stratégie efficace pour réduire les émissions de gaz à effet de serre produites par le béton traditionnel.

Le papier/fibre, les déchets plastiques, le verre de post-consommation et les débris de béton sont autant d’alternatives aux granulats.

Gravier pour former le granulat du béton

Le béton fibreux ou béton de papier ou liant-papier

Le béton de papier (appelé aussi liant-papier) est fabriqué à partir de vieux papiers, qui sont recyclés et réutilisés comme matériau d’agrégation dans la fabrication du béton. Bien qu’il ne remplace pas entièrement le ciment dans le mélange, même de petites quantités de béton de papier suffisent à combattre certains des effets néfastes de la production de béton.

Recyclage du béton – béton de débris de béton

L’utilisation des débris de béton est une façon intelligente d’utiliser les déchets de béton et de réduire la consommation de ressources dans le processus de production du béton. Ce processus permet d’économiser un espace précieux dans les décharges et la réutilisation des débris réduit l’utilisation de matières premières vierges.

Béton prêt à être recyclé

Béton de verre recyclé

Le verre, qui est un matériau inerte polyvalent, est un agrégat qui peut remplacer le béton. Étant donné qu’il peut être recyclé et réutilisé de nombreuses fois sans que ses propriétés chimiques ne soient modifiées, le verre recyclé augmente la durabilité du béton et contribue à réduire les déchets de consommation mis en décharge. C’est d’autant plus positif que recycler le verre en verre est un processus complexe et onéreux (nettoyer/refondre le verre)

Le béton à base de verre recyclé n’est pas que bon pour la planète, c’est aussi assez beau non ?

Béton à base de déchets plastiques

L’utilisation de déchets plastiques est une décision intelligente, car il s’agit d’un matériau non biodégradable. Les déchets plastiques sont facilement recyclables sous cette forme et peuvent facilement remplacer jusqu’à 25% des granulats traditionnels pour alléger sa charge minérale sans affecter sa résistance.

L’analyse du comportement physique des différents mélanges élimine le premier obstacle : le manque d’adhérence du plastique recyclé, trop lisse, à la pâte de ciment. Grâce au traitement de surface préalable, ils peuvent être combinés sans problème, jusqu’à 25 % dans le mélange. Bien que le béton produit à partir de déchets plastiques offre une résistance limitée, il constitue indéniablement une alternative écologique au béton traditionnel, permettant de recycler environ 15% des déchets produits par l’ensemble des équipements électroniques ou électriques dans le monde.

Le béton de plastique pourrait ressembler à cela… Mais en réalité les morceaux de plastique sont quasi invisibles

Les ciments composites

Grâce à l’utilisation de matériaux composites et de billes de mousse ou en reproduisant la simplicité du parpaing mais avec d’autres matériaux,  de nouveaux systèmes de maçonnerie représentent une alternative solide et moins gourmande en énergie que le béton traditionnel.  ON pourrait citer par exemple les parpaings de bois brikawood, développés en France, ou le système Bautex Blocks, en ciment composite qui nous vient des Etats Unis. Il s’agit de méthode améliorée de construction de murs qui peuvent être ignifuges, résistants aux tempêtes et absorbant le son.

Vers un béton au bilan Carbonne positif ? Les bétons absorbeurs de CO2

Malgré la disponibilité de diverses alternatives au béton traditionnel, les chercheurs travaillent toujours à la fabrication d’un béton meilleur et plus respectueux de l’environnement.

Un fabricant britannique, « Novacem », affirme avoir mis au point un béton absorbant le dioxyde de carbone, en utilisant du sulfate de magnésium. Selon le fabricant, ce nouveau type de béton peut absorber jusqu’à 0,6 tonne de dioxyde de carbone, contre une tonne de béton traditionnel qui émet environ 0,4 tonne de C02.

Bien que ce béton soit encore à l’état d’essai, on s’attend à ce qu’il ait un impact significatif sur l’industrie de la construction, une fois qu’il sera sur le marché.

La nécessité d’un béton respectueux de l’environnement s’accroît de jour en jour. C’est important, car non seulement il protège la terre et notre santé, mais il peut également constituer une alternative plus solide et plus durable au béton traditionnel.

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