Béton bas carbone - Travailler sur le ciment

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Le ciment est l’ingrédient qui pourrit le score environnemental du béton. Une tonne de CO2 émis pour une tonne de ciment produit. C’est plutôt mal vu par les temps qui courent, sachant qu’en 2019 la production mondiale de ciment s’apparente à 4,1 milliards de tonnes. Améliorer les performances environnementales du ciment a un impact direct sur celles du béton, une évidence.

Une piste, plusieurs solutions et, entre autres : 

Supprimer le ciment

La solution la plus radicale est d’éliminer le ciment.

Orbix 1

C’est l’option suivie par deux sociétés qui ont uni les efforts de leurs chercheurs pour concevoir un bloc bas carbone :

  • la société gantoise Orbix, spécialisée dans les matériaux pour la construction, l'infrastructure, la sidérurgie et le zéro-déchets -> pour le développement de la technologie dite Carbstone (sous brevet depuis 2011) ;
  • l’entreprise Master Bloc, implantée dans le Limbourg et experte dans la fabrication de matériaux et éléments de construction en béton -> pour l’aspect mise en production des produits.

Le ciment est remplacé par du CO2 qui joue le rôle de liant et des scories qui apportent du dioxyde de carbone à la réaction. Le produit développé porte le nom de Masterbloc ou Carbstone, selon les sources.

Il est autoportant, convient tant pour l’extérieur que l’intérieur dans l’industrie ou le résidentiel et crédité d’une grande résistance à la compression.

Ces blocs peuvent intégrer deux grands cycles vertueux :

  • celui de l’économie circulaire car ils recyclent des déchets, les scories (sous-produit de la production d’acier);
  • celui du cradle to cradle car ils sont entièrement recyclables.

A noter que cette technologie peut s’appliquer à d’autres matériaux qui nécessitent du ciment dans leur fabrication tels que le carrelage, les tuiles, …

La montée en maturité du marché sous l’impulsion des attentes de l’Europe offrira une allée royale pour le développement commercial de ce produit dans le futur.

Orbix 2

Toujours dans l’optique d’emprisonner du CO2, toujours avec Orbix mais avec un autre partenariat dans le cadre d’un projet européen : CO2ncrEAT.

La société Orbix s’est associée pour cette étude à d’autres entreprises belges du secteur : Prefer, Fluxys Belgium et Lhoist. Si la dernière validation administrative a été positive, le consortium devrait bénéficier d’un soutien financier de 4,5 millions d’euros pour concevoir et mettre en production une autre version de blocs à bilan carbone amélioré. Le CO2 proviendrait de fumées industrielles. Des nouvelles en 2025 ?

 

Modifier sa composition

Alors qu’il en est un des principaux composants, le clinker est le maillon faible du ciment bas carbone. La performance environnementale est lourdement impactée par la haute température requise pour sa cuisson, 1450°C (responsable de 40% du total des émissions)  et, simultanément, par la réaction natuelle de décarbonatation du calcaire lors de cette cuisson (60%).

Intervenir sur les performances du ciment en diminuant la quantité de clinker ou en modifiant sa composition sont des solutions tout à fait réalistes. Mais comment ?

Ils sont plusieurs cimentiers à y travailler Vicat, Hoffmann Green Cement, Holcim, Lafarge, … Les promoteurs immobiliers et bailleurs sociaux suivent attentivement ces avancées car, pour eux, elles signifient livrer des bâtiments plus durables et conformes aux obligations réglementaires existantes et à venir, européennes et nationales.

Une partie des cimentiers ont misé sur la biomasse.

→ Vicat

De nouveau, si le principe paraît simple, de longues heures de recherche ont été nécessaires pour mettre au point des compositions innovantes. Chez Vicat, un fabricant français de ciment, le clinker est partiellement, voire totalement, remplacé par un matériau biosourcé : du bois ou du chanvre.

Ce nouveau liant baptisé “carat” confère une couleur noire au ciment. Bien que la pyrolyse nécessaire à la réaction exige une haute température, la concentration du CO2 piégé dans la biomasse lors de cette réaction est telle que le bilan carbone est drastiquement réduit. Le mélange est prêt à la commercialisation. Dernière étape : obtenir les certification et avis technique officiels requis.

Utilisé pour fabriquer du béton, il parviendrait à en diminuer l’empreinte carbone de près de 90%.

→ Holcim

Holcim a annoncé en juin de l’année passée avoir mis au point un clinker composé entièrement de produits recyclés dont de la cendre de bois. Le gain environnemental n’est pas obtenu par une diminution de la température car, ici aussi, il faut encore chauffer l’agrégat à 1450° C mais par l’économie de matières premières primaires.

Seqens va s’y intéresser pour son chantier résidentiel à Gennevilliers. Utiliser un ciment à bilan carbone amélioré, l’associer à de l’eau, du sable, du gravier, voire des armatures, recyclés, voilà une belle réduciton de l’empreinte environnementale en vue pour l’ouvrage.

→ Hoffmann Green Cement

Ogic est une entreprise de promotion immobilière. Désormais, elle travaillera avec le cimentier Hoffmann Green Cement qui se présente comme le « pionnier du ciment décarboné », ou encore le « catalyseur de la transition carbone ». Ce contrat s’inscrit dans la stratégie du promoteur pour réduire le bilan carbone de ses réalisations.

Ici aussi, le cimentier a fait le choix de remplacer le clinker par des déchets industriels, une solution qui, à la différence de la précédente, ne nécessite pas de cuisson. Bien que la fabrication se fasse à froid, les caractéristiques du ciment ne sont pas altérées et il convient parfaitement pour des bétons à destination structurelle (fondations, voiles, ...).   

Ou l’argile activée ?

→ Lafarge

Le cimentier français Lafarge (Groupe Holcim) a lui misé sur l’argile activée (décarbonée par flash thermique) pour remplacer le clinker, actuellement partiellement et, à l’avenir complètement.

Pour parfaire les performances environnementales de son produit et de son unité de production, Lafarge a travaillé sur d’autres paramètres :

  • utilisation d’une matière première locale → argile kaolinique abondamment disponible dans la région, la carrière est attenante au site de production;
  • alimentation des fours par des combustibles non fossiles → biomasse provenant de l’économie circulaire locale;
  • récupération de la chaleur fatale produite par la fabrication;
  • filtration des rejets pour réduire les émissions de poussières et de dioxyde de soufre;
  • …

L'article d'Emilie Wood pour Batirama détaille en photos le processus de production : lien ou via le tweet ci-dessous.

La gamme comprend plusieurs ciments commercialisés sous le nom d’ECOPlanet dont les performances en terme réduction de l’empreinte carbone varient de 30 à 90%. Ces ciments sont tout aussi performants que les traditionnels : milieux agressifs, portance, … et les promoteurs (Groupe Plattard, Utiade, …) s’y sont de nouveau intéressés pour faire rentrer les projets dans les clous.

→ Hoffmann Green Cement

Le cimentier est également présent dans ce créneau avec deux technologies de fabrication :

  • un ciment colle géopolymère à haute performance intégrant de l’argile flashée, du silicate, desactivateurs et suractivateurs spécifiques ;
  • un autre ciment à base d’argile flashée et de gypse/désulfogypse destiné à la production de béton bas carbone avec ses propres activateurs et suractivateurs (réaction ettringitique par voie alcaline) et qui ne contient pas de clinker.

Ces deux ciments sont produits grâce à des réactions chimiques à froid, sans nécessiter de cuisson.

Ici aussi, se retrouve la volonté de faire appel à des producteurs locaux pour la matière première et de positionner tout le processus dans une politique bas carbone. 

 

Autres articles :

 

 

Sources :
- www.masterbloc.be (consulté le 19/04/2023)
- www.orbix.be (consulté le 19/04/2023) 
- « Masterbloc lance la production de blocs de construction circulaires avec du C02 comme agent de liaison », Marthe Jansen, 15/12/2022, www.circubuild.be
- « Capter du CO2 des fumées industrielles et le réutiliser dans des matériaux de construction », Belga, 10/01/2023, trends.levif.be
- « Le cimentier isérois Vicat met au point un liant "puits de carbone" », Noémie Philippot, 20/07/2022, www.francebleu.fr
- « Le premier clinker au monde 100% recyclé, fabriqué en France », Emilie Wood, 17/06/2022, www.batirama.com
- « Le promoteur OGIC accélère dans le déploiement de sa stratégie bas-carbone en signant un contrat de fourniture avec Hoffmann Green Cement, leader français du ciment décarboné « sans clinker » », 04/04/2023, www.groupe-ogic.fr
- www.ciments-hoffmann.fr
- « L’usine La Malle de Lafarge se lance dans la production de ciment à base d’argile », Emilie Wood, 02/12/2022, www.batirama.com
- « Cimenteries : première ligne de production bas carbone dédiée à l’argile activée », Rédaction bâtiment, 20/02/2023, batijournal.com
- www.lafarge.fr
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