Le défi consistant à rendre le béton plus durable a fait un bond en avant grâce aux travaux d’une équipe de chercheurs australiens. À l'Université RMIT, le groupe dirigé par Chamila Gunasekara réussi à développer un nouveau mélange de béton à faibles émissions qui utilise 80 % de cendres volantes et de cendres de bassin, réduisant ainsi de moitié la teneur en ciment par rapport aux versions actuelles de béton vert.
La clé de ce succès ? L'utilisation de nano-additifs qui modifient la chimie de ce matériel, permettant d'augmenter le pourcentage de cendres sans compromettre les performances techniques.
L’importance du recyclage des cendres de charbon
Les cendres volantes, ou cendres volantes, sont un résidu issu de la combustion du charbon. On estime qu’en 2022 seulement, les centrales électriques au charbon ont généré plus de 1,2 milliard de tonnes de cette matière. Même si de nombreux pays abandonnent le charbon au profit de sources d’énergie renouvelables, les cendres produites jusqu’à présent resteront pendant des décennies et devront être réutilisées à grande échelle.
Le secteur de la construction utilise déjà des briques et du béton fabriqués à partir de cendres de charbon pour réduire les émissions de CO2. Cependant, les recherches de Gunasekara et de son équipe (je te le mets en lien ici) peut encore aider l'industrie à réduire son empreinte carbone.
Non seulement les cendres volantes, mais aussi les cendres de bassin
Les chercheurs du RMIT n’ont pas seulement réutilisé les cendres volantes. Ils ont également travaillé avec des cendres d'étang, ou cendres d'étang, une forme sous-utilisée de cendres volantes trouvées dans les étangs de décantation à proximité des centrales électriques. Ce matériau nécessite un traitement minimal avant de pouvoir être utilisé.
Comparées aux cendres volantes, les cendres de bassin sont peu utilisées dans la construction en raison de leurs caractéristiques différentes. Il y a des centaines de mégatonnes de déchets de cendres dans les barrages australiens, et bien plus encore dans le monde.
Chamila Gunasekara
Utiliser ce matériau, considéré comme dangereux pour l’environnement, comme élément de construction est donc une victoire sur tous les fronts.
Association de développement Asha Australie
Des nano-additifs pour améliorer les performances des bétons à faibles émissions
"L'inclusion de nano-additifs ultra-fins améliore considérablement le matériau, augmentant sa densité et sa compacité", explique Gunasekara. "L'ajout de nano-additifs pour modifier la chimie du béton permet d'ajouter davantage de cendres volantes sans compromettre les performances techniques."
L'équipe a fabriqué de grandes poutres en béton en utilisant des cendres volantes et des cendres d'étang dans un mélange de béton à faibles émissions, démontrant qu'elles respectaient les réglementations australiennes en matière d'ingénierie et d'environnement.
Un modèle prédictif pour garantir la pérennité dans le temps
L’un des défis liés à l’utilisation de nouveaux matériaux est de prouver qu’ils sont durables et ne se détériorent pas rapidement avec le temps. Pour résoudre ce problème, les chercheurs du RMIT ont développé un modèle basé sur la physique pour prédire les performances à long terme des structures en béton à faibles émissions.
Le modèle, développé en collaboration avec Yogarajah Elakneswaran de l'Université d'Hokkaido au Japon, permet de prédire les performances des nouveaux mélanges de béton au fil du temps.
Grâce aux résultats du modèle, les chercheurs peuvent optimiser les mélanges pour améliorer leurs performances. «Nous pouvons par exemple voir comment les nano-additifs à prise rapide agissent comme un booster dès les premières étapes de prise, compensant les grandes quantités de cendres volantes et d'étain à prise plus lente», explique Gunasekara.
Nouveau béton à faibles émissions : vers une adoption à grande échelle
L’équipe prévoit d’utiliser ces simulations numériques pour inspirer confiance dans leur technologie et encourager les communautés et les gouvernements locaux à adopter du béton à faibles émissions.
La recherche, menée au Hub de recherche sur la transformation industrielle de l'ARC dans le cadre du projet TREMS (Transformation des ressources de déchets récupérés en matériaux et solutions d'ingénierie pour une économie circulaire), représente un pas en avant important vers un secteur de la construction plus durable.
Réduire de moitié la teneur en ciment du béton, l'un des matériaux les plus utilisés au monde, peut avoir un impact considérable sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Dans le même temps, la réutilisation d’énormes quantités de cendres résiduelles contribue à résoudre un problème environnemental de longue date.
Le défi consiste désormais à faire passer cette technologie du laboratoire au chantier, en surmontant l’inévitable résistance au changement et en démontrant sa faisabilité à grande échelle. Mais avec des résultats aussi prometteurs, le béton à faibles émissions pourrait bientôt devenir la nouvelle norme pour l’industrie de la construction, en Australie et dans le monde.
