Technologie d'Élimination du Carbone dans le Béton Prêt à l'Emploi

La technologie d’élimination du carbone dans le béton prêt à l’emploi fait référence à des approches et des processus innovants qui visent à réduire ou à éliminer l’empreinte carbone associée à la production et à l’utilisation du béton. La production traditionnelle de béton implique l’émission de dioxyde de carbone (CO₂) lors de la fabrication du ciment, qui est un ingrédient clé du béton.

Les technologies d’élimination du carbone se concentrent sur diverses stratégies pour atténuer ou compenser ces émissions, contribuant ainsi à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et de l’impact environnemental global de la production de béton. Il est crucial de noter que les estimations de coûts fournies ci-dessous peuvent changer au fil du temps à mesure que les technologies mûrissent, que des économies d’échelle sont réalisées et que de nouvelles innovations émergent.

De plus, les incitations gouvernementales, les cadres réglementaires et la demande du marché peuvent influencer la faisabilité financière de ces technologies. En tant que tel, la réalisation d’études de faisabilité et d’analyses de coûts approfondies pour des technologies spécifiques d’élimination du carbone dans les projets de béton prêt à l’emploi est essentielle pour déterminer avec précision les besoins d’investissement.

Certaines technologies d’élimination du carbone dans le béton prêt à l’emploi comprennent :

I- Captage et utilisation du carbone (CCU) : il s’agit de capturer les émissions de CO2 des processus industriels, tels que la production de ciment, puis de convertir ou d’utiliser le CO₂ capturé à des fins bénéfiques, telles que la production d’agrégats ou de matériaux synthétiques. L’investissement requis pour les technologies CCU peut varier considérablement en fonction de la technologie spécifique utilisée et de l’échelle de mise en œuvre. Les installations de capture du carbone à grande échelle, en particulier celles intégrées à des procédés industriels, peuvent impliquer des coûts initiaux substantiels, allant de centaines de millions à plusieurs milliards de dollars. Le coût par tonne de CO₂ capturé peut varier considérablement mais peut aller de 50 $ à 150 $ ou plus.

Voici une élaboration sur le CCU dans le contexte de l’industrie du béton:

a. Capture de CO₂ : Dans le processus de production de ciment et de béton, une quantité importante de CO₂ est émise en raison de la calcination du calcaire (un ingrédient clé du ciment) et de la combustion de combustibles fossiles pour l’énergie. Les technologies CCU consistent à capturer ces émissions de CO₂ avant qu’elles ne soient rejetées dans l’atmosphère. Différentes méthodes de capture peuvent être utilisées, y compris l’absorption chimique, l’adsorption et la séparation par membrane.

b. Utilisation du CO₂ capturé : une fois capturé, le CO₂ peut être utilisé ou converti en produits de valeur, réduisant ainsi les émissions nettes de la production de béton. Certaines stratégies courantes de CCU dans l’industrie du béton comprennent :

1. Minéralisation :* le CO₂ capturé peut être mis à réagir avec des matériaux alcalins, tels que certains types de déchets industriels ou des minéraux naturels, pour former des carbonates solides. Ces carbonates peuvent potentiellement être utilisés comme matériaux cimentaires complémentaires dans la production de béton.
2. Précipitation de carbonate :* le CO₂ peut être directement injecté dans les mélanges de béton pendant le mélange, où il réagit avec l’hydroxyde de calcium pour former du carbonate de calcium. Ce processus, connu sous le nom de durcissement par carbonatation, améliore les propriétés mécaniques du béton et emprisonne le carbone capturé.
3. Altération améliorée :* Les minéraux de silicate broyés, lorsqu’ils sont exposés au CO2 et à l’eau, peuvent naturellement subir un processus d’altération qui lie le CO2 en carbonates solides. Ce concept pourrait être appliqué au béton ou à ses matières premières pour capter et stocker le CO₂.
4. Culture d’algues :* Certains chercheurs explorent l’utilisation du CO2 capturé pour cultiver des algues, qui peuvent être récoltées et utilisées à diverses fins, y compris la production de biocarburants.
5. Production de carburant synthétique :* le CO₂ capté peut être utilisé comme matière première pour produire des carburants synthétiques, tels que le méthane ou le méthanol, par le biais de réactions chimiques.
6. Produits en béton :* le CO₂ peut être incorporé dans des produits en béton tels que des blocs ou des panneaux préfabriqués, séquestrant le carbone dans le matériau.

Avantages et défis : le CCU dans l’industrie du béton offre plusieurs avantages potentiels, notamment :

• Émissions réduites : le CCU peut entraîner une réduction significative des émissions nettes de carbone associées à la production de béton. • Efficacité des ressources : en utilisant le CO₂ capturé dans des produits de valeur, l’industrie peut réduire la demande de ressources vierges. • Innovation de produit : le CCU peut mener au développement de nouveaux types de béton avec des propriétés améliorées ou de nouvelles applications. • Atténuation climatique : CCU contribue à atténuer le changement climatique en empêchant la libération de CO₂ dans l’atmosphère.

Cependant, il y a aussi des défis à considérer, tels que la faisabilité technique des processus de capture et d’utilisation, l’évolutivité, la rentabilité et les impacts potentiels sur la performance globale et la durabilité des produits en béton.

Le captage et l’utilisation du carbone présente une voie prometteuse pour réduire l’impact environnemental de l’industrie du béton. Alors que la recherche et le développement en CCU se poursuivent, il est important d’évaluer soigneusement la viabilité économique, la faisabilité technique et la durabilité à long terme des diverses stratégies de CCU pour assurer leur intégration efficace dans le processus de production du béton.

II- Compensation carbone : Cette approche consiste à équilibrer les émissions de carbone générées lors de la production de béton en investissant dans des projets qui éliminent ou préviennent une quantité équivalente de dioxyde de carbone de l’atmosphère. Ces projets peuvent inclure le reboisement, la séquestration du carbone dans le sol ou l’investissement dans des sources d’énergie renouvelables. Le coût de la compensation carbone peut varier en fonction du type de projet de compensation et de l’emplacement. Les projets de reboisement, par exemple, peuvent avoir des coûts inférieurs par tonne de compensation de CO₂, allant souvent de 5 à 30 dollars. Cependant, les coûts peuvent varier en fonction de facteurs tels que la disponibilité des terres, l’entretien et la norme de compensation choisie.

L’industrie du ciment a exploré divers cas et initiatives de compensation carbone pour réduire son empreinte carbone et contribuer à atténuer le changement climatique. Voici quelques exemples de cas de compensation carbone vécus par l’industrie cimentière :

a. Reboisement et boisement : De nombreuses entreprises cimentières ont investi dans des projets de reboisement et de boisement comme forme de compensation carbone. Les arbres absorbent le dioxyde de carbone de l’atmosphère par la photosynthèse, aidant à contrebalancer les émissions de la production de ciment. Ces projets peuvent impliquer la plantation d’arbres sur des terres dégradées, des zones déboisées ou même sur des sites miniers récupérés.

b. Investissement dans les énergies renouvelables : Certains fabricants de ciment se sont engagés à utiliser des sources d’énergie renouvelables, telles que l’énergie éolienne, solaire ou hydroélectrique, pour alimenter leurs installations de production. En s’éloignant des combustibles fossiles, ces entreprises réduisent leurs émissions directes de carbone et contribuent à un réseau énergétique plus propre.

c. Captage et stockage du carbone (CSC) : Bien qu’encore à ses débuts, certaines entreprises cimentières explorent le potentiel des technologies de captage et de stockage du carbone. Ces technologies capturent les émissions de dioxyde de carbone des cimenteries et d’autres sources industrielles, puis stockent ou utilisent le dioxyde de carbone capturé, l’empêchant efficacement de pénétrer dans l’atmosphère.

d. Récupération de la chaleur résiduelle : La production de ciment implique des processus à haute température qui génèrent de la chaleur résiduelle. Certaines entreprises mettent en œuvre des systèmes de récupération de la chaleur résiduelle pour capter et réutiliser cette chaleur pour la production d’électricité, réduisant ainsi le besoin de sources d’énergie supplémentaires et, par conséquent, les émissions.

e. Pratiques d’économie circulaire : les entreprises cimentières se tournent de plus en plus vers des pratiques d’économie circulaire telles que l’utilisation de combustibles alternatifs à partir de déchets dans les fours à ciment. En remplaçant les combustibles fossiles traditionnels par des combustibles dérivés de déchets, les émissions et l’élimination des déchets sont réduites.

f. Projets de compensation carbone : les entreprises cimentières investissent souvent dans des projets externes de compensation carbone, tels que le soutien de projets d’énergie renouvelable dans les communautés, la promotion d’initiatives d’efficacité énergétique ou la contribution à des projets qui capturent ou préviennent les émissions de carbone, comme les systèmes de collecte des gaz d’enfouissement.

g. Réduction des émissions dans la logistique : les entreprises de ciment envisagent également de réduire les émissions dans leur chaîne d’approvisionnement et leur logistique. Cela comprend l’optimisation des itinéraires de transport, l’utilisation de véhicules plus économes en carburant et l’adoption de pratiques durables pour minimiser l’empreinte carbone associée au transport des matières premières.

h. Les Marchés et le Commerce des Crédits Carbone : Dans certaines régions, des marchés et des systèmes de commerce des crédits carbone existent, permettant aux industries d’acheter des crédits carbone provenant de projets ayant réalisé des réductions d’émissions vérifiées. Les entreprises de ciment peuvent participer à de tels marchés pour compenser une partie de leurs propres émissions.

L’industrie du ciment représente environ 7 % des émissions totales de gaz à effet de serre. Un seul crédit carbone représente la réduction, l’évitement ou l’élimination d’une tonne métrique de CO₂ provenant des opérations ou de l’atmosphère. Ces crédits servent à la fois de motivation pour que les entreprises réduisent leurs émissions et de catalyseur pour leurs efforts continus de réduction des émissions.

Le marché volontaire des crédits carbone a atteint une valeur d’un milliard de dollars américains en 2021, et cette trajectoire de croissance devrait se poursuivre. Des entreprises remarquables telles qu’Amazon, Shopify, Stripe, Microsoft, BMO, GM, Audi et Square se sont activement engagées dans l’achat de crédits carbone. Les prévisions indiquent que le marché devrait se développer pour atteindre une valeur de 100 milliards de dollars américains d’ici la fin de la décennie en cours.

Dans ce contexte, l’industrie du béton est prête à apporter une contribution substantielle pour répondre à la demande croissante de crédits carbone.

Le processus central de génération de crédits carbone repose sur le respect d’une méthodologie approuvée qui fait l’objet d’essais et de validations rigoureux d’une technologie. Cette méthodologie est soumise à un examen minutieux par une tierce partie indépendante, Vera. Cette approche scrutée décrit comment l’infusion de CO₂ dans le béton conduit à la création de crédits carbone.

Au cœur du processus de génération de crédits carbone se trouve la collecte minutieuse de données. Les revenus issus de la vente de crédits carbone sont méticuleusement répartis, puis redistribués parmi les créateurs de ces crédits. Un producteur engage sa participation au système de réduction du carbone, ce qui implique de réduire la teneur en ciment dans le béton tout en incorporant du CO₂. Cette utilisation stratégique des ressources génère des crédits carbone qui sont ensuite vendus, entraînant un flux de revenus partagé pour le producteur.

Ce qui distingue particulièrement ces crédits carbone, en particulier ceux dérivés de l’utilisation de CO₂ dans le béton, ce sont leurs dynamiques de négociation distinctes. Ces crédits commandent des prix nettement plus élevés sur le marché du carbone par rapport aux taux moyens généralement payés pour les crédits carbone. Cette évaluation premium est attribuée aux caractéristiques exceptionnelles de permanence et de vérifiabilité des crédits.

Pour donner une illustration tangible, imaginez un producteur de béton impliqué dans le coulage d’environ 40 000 m3 de béton. Dans ce scénario, en supposant un prix de 100 dollars par crédit et une réduction de 5 % de la teneur en ciment, le producteur pourrait accumuler jusqu’à 25 000 dollars de revenus provenant des crédits carbone. Cela met en évidence le potentiel financier significatif exploité grâce à la participation au commerce des crédits carbone.

Alors que l’industrie du ciment continue de subir des pressions pour réduire son impact environnemental, la compensation carbone restera probablement un élément important de ses initiatives en matière de durabilité.

III- Liants alternatifs : Des recherches sont en cours pour développer des liants alternatifs nécessitant moins ou pas de ciment dans la fabrication du béton. Ces liants peuvent être fabriqués à partir de déchets ou de sous-produits et peuvent avoir des émissions de carbone plus faibles associées à leur production. Le développement et la mise en œuvre de liants alternatifs évoluent encore, et le coût peut varier en fonction de la composition du liant, de la disponibilité des matières premières et des méthodes de production. Bien que les chiffres spécifiques des coûts par tonne de réduction de CO2 ne soient pas facilement disponibles, l’investissement peut inclure des coûts de recherche et de développement ainsi que des ajustements potentiels aux processus de fabrication.

Voici quelques exemples courants :

a. Cendres volantes : les cendres volantes sont un sous-produit des centrales électriques au charbon et contiennent de la silice et de l’alumine. Lorsqu’il est mélangé avec de la chaux ou des alcalis, il peut réagir pour former une matrice de liaison. Il est couramment utilisé comme matériau cimentaire complémentaire dans la production de béton.

b. Laitier : Le laitier est un sous-produit de l’industrie sidérurgique. Il contient une grande quantité de calcium, de silice et d’alumine. Le laitier granulé de haut fourneau moulu (GGBFS) peut être utilisé comme liant pour créer des propriétés cimentaires.

c. Métakaolin: Le métakaolin est une argile de kaolin calcinée, riche en alumine et en silice. Lorsqu’il est utilisé comme liant, il peut améliorer la résistance et la durabilité initiales. Il est souvent utilisé dans les mélanges de béton à haute performance.

d. Fumée de silice : La fumée de silice est un sous-produit ultra fin de la production d’alliages de silicium et de ferrosilicium. Il est utilisé comme matériau cimentaire supplémentaire pour améliorer la résistance, la durabilité et réduire la perméabilité.

e. Argile calcinée : L’argile calcinée, semblable au métakaolin, est une argile qui a été chauffée à des températures élevées pour activer ses propriétés pouzzolaniques. C’est un ingrédient clé du LC3 (Limestone Calcined Clay Cement).

f. Pouzzolanes naturelles : Les pouzzolanes naturelles telles que les cendres volcaniques et la pierre ponce ont été utilisées historiquement comme matériaux cimentaires. Ils réagissent avec l’hydroxyde de calcium pour former des composés cimentaires.

g. Liants activés par les alcalis : ces liants utilisent des solutions alcalines pour activer les déchets industriels tels que les scories, les cendres volantes ou les pouzzolanes naturelles. Ils forment une matrice de liant similaire au ciment mais avec moins d’émissions de carbone.

h. Chaux hydraulique : La chaux hydraulique est produite en brûlant du calcaire à des températures plus basses que celles utilisées pour le ciment Portland, ce qui entraîne une réduction des émissions de carbone. Il peut être utilisé pour les applications de maçonnerie et de plâtre.

i. Oxyde de magnésium : L’oxyde de magnésium peut être utilisé comme liant, souvent en combinaison avec d’autres matériaux, pour créer des produits de construction à faible teneur en carbone.

j. Liants biosourcés : Certains chercheurs explorent des liants biosourcés fabriqués à partir de déchets ou de sous-produits agricoles, visant des alternatives durables et à faible émission de carbone.

Chaque liant alternatif a ses propres avantages et limites, et Holderchem peut vous aider dans le choix et la fourniture du liant, qui dépend de facteurs tels que l’application souhaitée, la disponibilité locale des matériaux, les exigences de performance et les considérations environnementales.

IV- Ciment décarboné : Certaines entreprises développent des ciments à émissions réduites de carbone. Par exemple, il existe des ciments bas carbone et neutres en carbone qui visent à réduire la teneur en carbone du béton tout en maintenant ses performances. Les coûts associés à la production de ciment à faible teneur en carbone peuvent varier en fonction de la formulation spécifique, des méthodes de production et des conditions du marché. Les ciments à réduction de carbone peuvent avoir des coûts de production légèrement plus élevés que les ciments traditionnels, mais le coût exact par tonne de réduction de CO₂ peut varier considérablement.

LC3, qui signifie “Limestone Calcined Clay Cement”, est un type de ciment qui vise à réduire les émissions de carbone par rapport au ciment Portland traditionnel. LC3 est développé en remplaçant une partie importante du clinker (l’ingrédient principal de la production de ciment Portland) par de l’argile et du calcaire calcinés. Cette formulation de ciment innovante a le potentiel de réduire considérablement les émissions de dioxyde de carbone associées à la production de ciment.

LC3 est conçu pour répondre à l’empreinte carbone élevée de la production de ciment conventionnelle, qui est principalement attribuée au processus de production de clinker. La production de clinker nécessite de chauffer le calcaire et d’autres matières premières à des températures très élevées, ce qui libère une quantité importante de dioxyde de carbone comme sous-produit. En utilisant de l’argile et du calcaire calcinés en remplacement partiel du clinker, LC3 réduit la quantité de clinker nécessaire dans le ciment, ce qui réduit les émissions de carbone.

La réduction de carbone exacte obtenue par LC3 peut varier en fonction de facteurs tels que la formulation spécifique, les méthodes de production et les conditions locales. Cependant, le LC3 a le potentiel de réduire considérablement les émissions de dioxyde de carbone, des estimations suggérant qu’il pourrait réduire les émissions jusqu’à 30 à 40 % par rapport au ciment Portland traditionnel.

Le LC3 a attiré l’attention en tant qu’alternative plus respectueuse de l’environnement au ciment conventionnel en raison de son potentiel de réduction de l’empreinte carbone globale des matériaux de construction. Cependant, comme toute nouvelle technologie, sa mise en œuvre dépend de facteurs tels que l’acceptation du marché, la disponibilité des matières premières, le soutien réglementaire et la viabilité économique.

En plus du LC3 (Limestone Calcined Clay Cement), il existe plusieurs autres types de ciments et de matériaux cimentaires à teneur réduite en carbone qui visent à réduire les émissions de carbone par rapport au ciment Portland traditionnel. Voici quelques exemples:

a. Ciment géopolymère: Le ciment géopolymère est produit en activant des matériaux aluminosilicates, tels que des cendres volantes ou des scories, avec une solution alcaline. Ce processus évite la production de clinker à haute température du ciment traditionnel, ce qui entraîne une réduction significative des émissions de carbone. Le ciment géopolymère peut atteindre des performances comparables au ciment Portland tout en utilisant des sous-produits industriels.

b. Ciment sulfoaluminate de calcium riche en bélite (CSA) : le ciment CSA est fabriqué en combinant du sulfate de calcium, de la bauxite et du calcaire. Il produit moins de dioxyde de carbone lors de la production par rapport au ciment traditionnel. Le ciment CSA riche en bélite est une avancée qui utilise des proportions plus élevées de bélite et des niveaux inférieurs d’aluminate, ce qui réduit encore l’empreinte carbone.

c. Ciment d’oxyde de magnésium : Ce type de ciment est produit à partir d’oxyde de magnésium, dérivé de minéraux naturels ou de procédés industriels, et peut être mélangé avec d’autres matériaux comme le sable et les fibres de cellulose pour créer un liant. Il nécessite moins d’énergie pendant la production et peut être une alternative à faible émission de carbone.

d. Ciment en poudre de verre recyclé : Le verre recyclé broyé peut être utilisé comme remplacement partiel du ciment dans les mélanges de béton. Cela réduit la demande de clinker et de matières premières, contribuant ainsi à la réduction des émissions de carbone.

e. Ciment d’aluminate de calcium (CAC) : Bien qu’il ne soit pas entièrement exempt de carbone, le ciment d’aluminate de calcium contient moins de carbone incorporé que le ciment Portland en raison de sa faible teneur en calcaire. Il est utilisé dans des applications spécialisées où une prise rapide et une résistance aux hautes températures sont requises.

f. Ciment mélangé à la fumée de silice : La fumée de silice, un sous-produit de la production de silicium, peut être ajoutée aux mélanges de ciment pour améliorer la résistance et la durabilité tout en réduisant l’empreinte carbone. La fumée de silice nécessite moins d’énergie pour sa production que le clinker.

g. Ciment de cendres volantes à haut volume : en utilisant un volume élevé de cendres volantes comme matériau cimentaire supplémentaire, les émissions de carbone peuvent être réduites puisque les cendres volantes sont un sous-produit des déchets des centrales électriques au charbon. Cette approche réduit le besoin de clinker dans la production de ciment.

h. Liants activés par les alcalis : les liants activés par les alcalis utilisent des solutions alcalines pour activer les déchets industriels tels que les scories, les cendres volantes et les pouzzolanes naturelles. Ces liants peuvent offrir des performances similaires au ciment Portland tout en émettant moins de gaz à effet de serre.

Il est important de noter que la disponibilité, les performances et la rentabilité de ces alternatives de ciment à faible teneur en carbone peuvent varier en fonction de facteurs tels que les matériaux régionaux, la maturité technologique et les exigences d’application spécifiques. À mesure que le domaine de la construction durable évolue, les efforts de recherche et de développement en cours contribuent à l’émergence de nouvelles options améliorées de ciment à faible émission de carbone.

V- Pratiques d’économie circulaire : L’incorporation de matériaux recyclés dans la production de béton peut avoir des coûts relativement inférieurs par rapport à certaines autres technologies. Cependant, ces coûts peuvent encore varier en fonction de facteurs tels que la disponibilité et la qualité des matériaux recyclés, le transport et le traitement.

Voici quelques exemples qui illustrent comment l’utilisation de matériaux recyclés peut avoir des coûts relativement inférieurs par rapport à d’autres technologies de réduction de carbone:

a. Agrégat recyclé : Au lieu d’utiliser des agrégats de carrière entièrement neufs, le béton concassé provenant de structures démolies peut être utilisé comme agrégat recyclé dans de nouveaux mélanges de béton. Cette approche élimine le besoin d’extraire des matières premières, réduisant ainsi les coûts d’extraction et les impacts environnementaux associés. Bien que le traitement et le transport des granulats recyclés puissent entraîner certains coûts, ils sont souvent inférieurs à ceux de l’extraction et du traitement de nouveaux granulats.

b. Cendres volantes et scories : ce sont des sous-produits de procédés industriels, tels que la combustion du charbon et la production d’acier. Lorsqu’ils sont utilisés comme matériaux cimentaires supplémentaires dans le béton, ils peuvent remplacer une partie du ciment, réduisant à la fois les coûts des matières premières et les émissions de carbone. Étant donné que les cendres volantes et les scories sont souvent considérées comme des déchets, elles peuvent être obtenues à un coût relativement faible, voire nul, ce qui en fait un choix économique.

c. Béton recyclé : Les structures en béton démolies peuvent être concassées et traitées pour créer des granulats de béton recyclé (RCA). Ce RCA peut ensuite être utilisé pour produire du nouveau béton, réduisant ainsi le besoin de granulats vierges. Le coût de traitement et d’utilisation du béton recyclé est généralement inférieur à celui de l’extraction et du traitement de nouveaux granulats.

d. Acier et fibres recyclés : L’incorporation d’acier recyclé sous forme de fibres d’acier ou de barres d’armature peut réduire le carbone incorporé des structures en béton. L’acier recyclé est souvent facilement disponible à partir de bâtiments récupérés ou de processus industriels. Bien qu’il puisse y avoir des coûts de traitement, l’utilisation d’acier recyclé peut être compétitive par rapport à l’acier neuf, surtout s’il est d’origine locale.

e. Plastique recyclé : Dans certains cas, les déchets de plastique peuvent être incorporés en remplacement partiel du sable dans les mélanges de béton. Bien que cette technologie évolue encore et puisse avoir certaines limites, elle illustre comment des matériaux recyclés non conventionnels peuvent être utilisés pour réduire les coûts associés aux matières premières traditionnelles.

f. Eau récupérée : L’utilisation des eaux usées traitées comme eau de mélange dans la production de béton est une autre forme de recyclage. Il aide à conserver les ressources en eau douce tout en réduisant le besoin de processus de traitement de l’eau à forte consommation d’énergie. Les économies réalisées grâce à l’utilisation d’eau récupérée peuvent contribuer à la rentabilité globale de la production de béton.

Il est important de noter que si l’utilisation de matériaux recyclés dans la production de béton peut offrir des avantages en termes de coûts, il existe également des facteurs à prendre en compte, tels que la qualité des matériaux, la cohérence et les exigences réglementaires potentielles. De plus, la disponibilité des matériaux recyclés peut varier en fonction des circonstances locales. Des tests appropriés et des mesures de contrôle de la qualité doivent être en place pour garantir la performance et la durabilité des mélanges de béton contenant des matériaux recyclés.

VI- Conception améliorée des mélanges de béton : optimiser les conceptions des mélanges pour réduire la teneur en ciment peut être une approche rentable, car cela peut impliquer d’ajuster les proportions d’agrégats et de matériaux cimentaires supplémentaires. Le coût par tonne de réduction de CO₂ peut varier mais est généralement considéré comme se situant dans la partie inférieure du spectre.

La conception améliorée du mélange de béton est en effet une approche précieuse pour réduire l’empreinte carbone de la production de béton. En optimisant les proportions du mélange et en incorporant des matériaux cimentaires supplémentaires, cette stratégie peut offrir des avantages à la fois environnementaux et économiques. Voici un commentaire sur cette approche :

Optimiser la conception des mélanges de béton pour réduire la teneur en ciment est une méthode durable et pragmatique pour réduire les émissions de carbone. En ajustant soigneusement les ratios de ciment, d’agrégats et de matériaux cimentaires supplémentaires tels que les cendres volantes, les scories ou les fumées de silice, l’industrie peut réaliser des réductions substantielles de la consommation de ciment sans compromettre l’intégrité structurelle ou les performances du béton. Cela réduit non seulement l’impact environnemental associé à la production de ciment, mais préserve également les ressources naturelles.

De plus, cette approche est souvent considérée comme rentable par rapport à certaines autres technologies de réduction du carbone. Bien que le coût spécifique par tonne de réduction de CO₂ puisse varier en fonction de facteurs tels que la disponibilité des matériaux, les conditions du marché local et les coûts de transport, les dépenses globales sont généralement gérables. L’utilisation de matériaux cimentaires supplémentaires réduit souvent la dépendance au ciment, qui peut être un facteur de coût important dans la production de béton.

Cependant, il est important de reconnaître que l’obtention de résultats optimaux grâce à une conception améliorée du mélange de béton nécessite un examen attentif de facteurs tels que la compatibilité des matériaux, la maniabilité du mélange et la durabilité à long terme. Des tests et un contrôle qualité appropriés sont essentiels pour garantir que le béton résultant conserve les caractéristiques de résistance, de durabilité et de performance requises.

En conclusion, la conception d’un mélange de béton amélioré est une approche pragmatique qui s’harmonise bien avec les pratiques de construction durable. En réduisant la teneur en ciment et en incorporant des matériaux cimentaires supplémentaires, l’industrie peut contribuer efficacement aux objectifs de réduction de carbone tout en bénéficiant d’économies potentielles. C’est une stratégie qui met en valeur le potentiel d’innovation au sein de l’industrie, où la responsabilité environnementale et la viabilité économique peuvent aller de pair.

VII- Durcissement par carbonatation : Le durcissement par carbonatation peut être relativement rentable car il utilise du dioxyde de carbone qui est capté de l’atmosphère ou d’autres sources. Les coûts peuvent principalement impliquer des ajustements d’infrastructure pour mettre en œuvre le processus de durcissement, et le coût par tonne de CO₂ capturé pourrait être modéré. En moyenne, les producteurs utilisant le durcissement par carbonatation dans la production de béton prêt à l’emploi réduisent la teneur en ciment de 4 à 6 % sans compromis sur la qualité ou les performances du béton. Alternativement, ils peuvent choisir d’augmenter la résistance du béton sans augmenter la teneur en ciment.

Les producteurs de béton prêt à l’emploi peuvent également rajeunir les matériaux à base de ciment et l’eau dans leur réservoir de boue, en les transformant en ressources précieuses grâce au recyclage. À la suite d’une réaction induite par le CO₂, des solides en suspension ultrafins se forment dans l’eau récupérée. Ces solides, rendus stables par le CO₂, jouent un rôle bénéfique pour renforcer la résistance du béton dans les mélanges nouvellement formulés et peuvent ainsi être réutilisés comme liants dans les mélanges de béton frais, améliorant les performances du béton ou permettant de réduire la quantité de ciment requis. En outre, il est important de noter que l’eau récupérée traitée au CO₂ sert à atténuer les fluctuations erratiques des propriétés du béton fraîchement mélangé, une conséquence souvent observée lorsque la boue d’eau récupérée non traitée est utilisée dans la production de nouveau béton.

En moyenne, les producteurs qui revitalisent les matériaux à base de ciment et l’eau de leur cuve à boue, en injectant dans l’eau du reservoir à boue du dioxyde de carbone, réduisent la teneur en ciment d’environ 3 % sans compromis sur la qualité ou les performances du béton.

Voici une élaboration plus détaillée sur le durcissement par carbonatation :

Présentation du Processus de Durcissement par Carbonatation:

a. Mise en place du béton : La cure de carbonatation est appliquée après la mise en place et la cure initiale du béton. Pendant la période de durcissement, le béton subit une hydratation, où les particules de ciment réagissent avec l’eau pour former un gel hydraté de silicate de calcium, qui confère de la résistance au matériau.

b. Exposition au CO₂ : Après la période de cure initiale, le béton est exposé à un environnement riche en dioxyde de carbone. Ceci peut être réalisé en enfermant le béton dans un environnement contrôlé avec des niveaux élevés de CO₂ ou en utilisant des techniques telles que le durcissement humide avec de l’eau saturée en CO₂.

c. Réaction de carbonatation : Le dioxyde de carbone réagit avec l’hydroxyde de calcium (Ca(OH)₂) présent dans le béton, entraînant la formation de carbonate de calcium (CaCO₃). Cette réaction consomme l’hydroxyde de calcium et le dioxyde de carbone, produisant de l’eau comme sous-produit. La conversion de l’hydroxyde de calcium en carbonate de calcium conduit à la densification et au renforcement de la matrice du béton.

Avantages du durcissement par carbonatation :

a. Résistance et durabilité améliorées : le durcissement par carbonatation entraîne la formation de cristaux de carbonate de calcium supplémentaires dans la microstructure du béton. Cela contribue à améliorer la résistance à la compression, la résistance à l’abrasion et la durabilité du matériau dans le temps.

b. Perméabilité réduite : La densification de la matrice de béton par carbonatation entraîne une perméabilité réduite, ce qui rend le béton moins sensible à la pénétration d’humidité, de produits chimiques et d’agents agressifs qui pourraient provoquer une détérioration.

c. Séquestration du CO2 : Le durcissement par carbonatation capture et séquestre efficacement le dioxyde de carbone dans le béton. Ce processus améliore la durabilité de la production de béton en utilisant le CO₂ capturé et en réduisant son empreinte carbone.

d. Efficacité énergétique : le durcissement par carbonatation nécessite souvent des apports d’énergie inférieurs à ceux des méthodes de durcissement traditionnelles à base de chaleur. Il peut être appliqué à température ambiante, ce qui réduit le besoin d’énergie supplémentaire pour le chauffage.

Considérations et défis :

• La profondeur de carbonatation dépend de facteurs tels que la composition du béton, les conditions de cure et la disponibilité de l’hydroxyde de calcium. Par conséquent, le durcissement par carbonatation peut ne pas pénétrer profondément dans les éléments de béton épais.

• Le processus est relativement plus lent que le durcissement à la chaleur, il peut donc ne pas convenir aux applications nécessitant un gain de résistance rapide.

• Le durcissement par carbonatation peut ne pas convenir aux environnements où la corrosion induite par la carbonatation de l’acier d’armature pourrait être un problème.

La cure de carbonatation est une technique durable qui améliore simultanément les performances du béton et contribue à la capture et à l’utilisation du CO₂. Sa capacité à améliorer la résistance, la durabilité et la durabilité en fait une option attrayante pour les projets de construction à la recherche de pratiques respectueuses de l’environnement. Cependant, un examen attentif des exigences spécifiques au projet et des défis potentiels est nécessaire pour une mise en œuvre réussie.