Cimenter l’avenir

Faire en sorte que le ciment nettoie son acte

Le ciment est la colle qui maintient le sable et le gravier ensemble, les transformant ainsi en béton. Cependant, sa fabrication nécessite des températures d’au moins 1 400 °C (2 552 °F) et la réaction chimique qui crée le ciment libère également du CO2. Si l’industrie du ciment était un pays, elle serait le troisième producteur mondial de gaz à effet de serre.

Afin d’atteindre les objectifs fixés dans l’Accord de Paris, les pays du monde entier doivent réduire d’un quart leurs émissions de ciment au cours des 30 prochaines années, réinventant littéralement les murs qui nous entourent.

Voici comment le ciment fait le ménage dans le présent et comment il s’améliorera encore à l’avenir.

Démonstration des réactions de base utilisées dans la production de ciment par électrolyse. | Photo gracieuseté de MIT/Felice Frankel

Fractionner l’eau

L’année dernière, des chercheurs du MIT ont réussi à démontrer en laboratoire qu’il était possible d’utiliser l’électrolyse au lieu de la chaleur pour fabriquer du ciment. Le processus divise les molécules d’eau pour produire un acide, qui dissout ensuite le calcaire et déclenche la réaction chimique. Malheureusement, cela produit toujours du CO2. Mais contrairement au gaz sale libéré lors de la cuisson du ciment, ce CO2 est suffisamment pur pour être séquestré ou utilisé à d’autres fins, comme dans les boissons gazeuses ou comme combustible liquide.

Reste à voir dans quelle mesure le procédé peut être étendu pour fonctionner dans une véritable cimenterie.

Ne laissez pas les cendres de charbon se perdre (mais il vaut mieux ne pas avoir de cendres de charbon en premier lieu)

Alors que la production traditionnelle de ciment chauffe le calcaire et l’argile dans un four, déclenchant une réaction chimique qui libère du CO2, le ciment géopolymère utilise des déchets industriels comme les cendres de charbon pour accélérer la réaction chimique, qui nécessite moins de chaleur. Bien qu’il puisse éliminer les émissions de CO2 jusqu’à 80 pour cent, son inconvénient est sa dépendance à l’égard d’industries polluantes. Avec la faillite des centrales à charbon, les cendres de charbon ne sont plus aussi disponibles qu’elles l’étaient autrefois – et elles ne devraient pas l’être.

Piste expérimentale de BioMASON. | Photo gracieuseté de BioMASON

Des bactéries amicales

La société d’ingénierie bioMASON de Caroline du Nord élève des cuves de bactéries et les mélange avec du sable, les arrosant régulièrement jusqu’à ce qu’elles durcissent pour former une surface solide constituée de structures de carbonate de calcium semblables à celles du corail. L’US Air Force, très intéressée par toute technologie n’impliquant pas le transport d’une bétonnière dans une zone de guerre, teste du biociment pour les pistes militaires, mais il n’est pas encore commercialisé.

Recyclez les vieux trucs

Le recyclage du béton empêche ce matériau non biodégradable d’occuper l’espace des décharges, et la technologie est simple : concassez-le et mélangez le résultat avec du ciment frais ou utilisez-le pour créer de nouveaux produits comme de la chaussée et du gravier. L’énergie est nécessaire pour alimenter une machine de concassage, mais lorsqu’elles sont broyées, des parties du béton auparavant non exposées sont exposées et absorbent du CO2 supplémentaire de l’atmosphère, grâce au processus de carbonatation. Malheureusement, le béton recyclé n’est pas universellement fiable, car sa résistance et sa durabilité peuvent varier.

Réseau de miroirs expérimentaux d’Heliogen. | Photo gracieuseté de Heliogen

Miroir, miroir, miroir, miroir…

La start-up californienne Heliogen affirme qu’en inclinant avec précision des milliers de miroirs pour réfléchir la lumière du soleil sur un four, elle sera bientôt capable de générer suffisamment de chaleur pour fabriquer du ciment. Jusqu’à présent, le réseau de miroirs expérimentaux d’Heliogen ne peut atteindre systématiquement que 1 000 °C, une température suffisamment chaude pour les premières étapes de la fabrication du ciment, mais pas suffisamment pour aller jusqu’au bout. La technologie serait également limitée aux cimenteries disposant de suffisamment de terrain (et de suffisamment de soleil) pour les miroirs.

La séquestration du carbone

L’injection de carbone place le CO2 dans le béton humide à l’intérieur de la bétonnière, où il réagit chimiquement et se transforme en minéral, pour ne jamais être libéré sous forme de gaz. La technologie est déjà utilisée dans des endroits comme Atlanta, en Géorgie, et Honolulu, à Hawaï. L’inconvénient : étant donné que le CO2 est ajouté au béton et non au ciment, il ne réduit pas les émissions liées à la production de ciment elle-même. Les gaz séquestrés proviennent d’autres sources industrielles, comme la fabrication d’engrais.