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Recette révolutionnaire: Ciment sans CO₂

Le monde a été transformé par le béton. Symbolisant à la fois le talent et l’insanité de l’humanité, il a été utilisé depuis l’époque romaine pour construire nos cités, ports et routes, au point d’être le second matériel le plus utilisé sur notre planète, après l’eau. Il représente cependant un fardeau important pour notre bilan carbone dans le contexte du changement climatique actuel, contribuant à 7,5% de toutes les émissions de CO2. Cependant, une poposition innovante pour la conception de ciment – la composante principale mais aussi la plus préoccupante du béton, a été proposée par une équipe de l’Université de Cambridge. L’équipe a publié un article le jeudi 23 mai dans la revue scientifique Nature, annonçant même la possibilité d’un produit ayant « zéro émission ».

Le béton moderne, or « de Portland », est basé sur une recette bien établie incluant de l’eau, du sable, des graviers et 15% de ciment pour lier le tout ensemble. Pour obtenir ce dernier, un amalgame de calcaire, d’argile et de quantités moindres de silice et d’aluminium est chauffé jusqu’à 1450°C. Cette procédure est d’autant plus onéreuse car elle non seulement transforme le calcaire en chaux, produisant une quantité importante de CO2, mais nécessite également l’utilisation importante de combustible fossile pour atteindre une telle température. La quête d’une solution de remplacement n’a jamais cessé, mais elle a toujours été entravée par des obstacles tels que la disponibilité des matériaux, les coûts et l’efficacité de la recette finale.

L’équipe de recherche de Cambridge a lancé une révolution, initiée par un défi entre Cyrille Dunant, un scientifique suisse spécialisé dans le béton, et Julian Allwood, son partenaire du département d’ingénierie, plus familier avec l’acier. Dunant avait démontré que le béton usagé peut être recyclé s’il est chauffé à nouveau. Quant à Allwood, il a conçu des fours à arc électrique qui exploitent la conductivité du fer pour fondre l’acier sans le chauffer, permettant ainsi son recyclage. Dunant a alors eu l’idée d’utiliser les fours d’Allwood pour son béton.

Un procédé nouvellement conçu voit le béton dégradé brièvement exposé à une température de 400 °C avant d’être mélangé et tamisé. La poudre de ciment qui en découle est introduite dans le four à arc. L’acier, à une température de 1 600 °C, fournit la chaleur nécessaire au béton, tandis que ce dernier apporte la chaux nécessaire pour nettoyer le métal, un « coup double », selon Dunant.

Grâce à ce processus, deux liquides apparaissent dans le four : l’acier recyclé au fond et un dérivé appelé « laitier » par les experts. On obtient un nouveau ciment en refroidissant, broyant et ajoutant un peu de gypse au laitier. Après avoir testé 28 formules différentes dans un four expérimental à l’Institut de traitement des matériaux de Middlesbrough, les chercheurs ont conclu que la recette la plus efficace consistait à utiliser du ciment pur. Comme Dunant l’a conclu, rien de mieux que la simplicité.

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