Pourquoi le béton gris est si éblouissant

Karen Scrivener est passionnée par le béton depuis 40 ans. On demande souvent à cette spécialiste des matériaux comment elle s'est intéressée à ce matériau. "J'ai toujours voulu m'occuper de la vraie vie. Et quand je cherchais un sujet de recherche, j'ai regardé du côté de plusieurs universités. En ce qui concerne les métaux, les développements les plus excitants remontent à 100 ans. Un professeur à l'Imperial College de Londres a finalement attiré mon attention sur le sujet. Il y avait du potentiel : ça semblait intéressant.

Lacunes dans les connaissances comblées

Pour elle, il est incroyable que nous construisions autant avec du béton et que nous en sachions si peu.

"Cela semble si simple : en mélangeant une poudre grise avec de l'eau, on obtient un matériau de construction stable. Mais des réactions chimiques complexes ont lieu ici", explique la scientifique. Par rapport aux sciences de la vie, il existe encore de nombreuses lacunes dans la recherche sur le ciment.

Au cours de sa longue carrière scientifique et dans l'industrie du ciment, Karen Scrivener a beaucoup fait pour combler ces lacunes. La chercheuse britannique travaille sur la manière d'améliorer les procédés de fabrication du béton, notamment en ce qui concerne les propriétés mécaniques mais surtout environnementales du matériau de construction. Au vu des efforts mondiaux pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, cela est plus important que jamais.

En effet, les composants principaux du béton sont le ciment et divers agrégats tels que le gravier, le sable, les gravillons ou la pierre ponce. Le ciment dit Portland d'aujourd'hui est obtenu en brûlant du calcaire à très haute température pour former du clinker. Ce processus produit des émissions élevées, pour deux raisons: d'une part, à cause de l'apport d'énergie et d'autre part, parce que le calcaire se décompose en oxyde de calcium lors de la combustion. Cette réaction chimique est responsable de 60 % de ces émissions. Cependant, selon Scrivener, il est techniquement presque impossible d’éliminer complètement ces émissions.

Rechercher des substituts

Une façon de réduire les émissions de CO2 est de diminuer la proportion de clinker et de le remplacer par d'autres matériaux comme l'argile cuite. A la recherche de substituts idéaux, la scientifique et son équipe interdisciplinaire d'une trentaine de personnes, ainsi que d'autres partenaires de recherche et industriels, ont réalisé une véritable percée avec le « Ciment d'Argile Calcinée Calcaire ». Cette argile calcinée peut être cuite à seulement 800° C au lieu de 1450 et n'émet pas de CO2.

« Chaque année, nous produisons 30 milliards de tonnes de matériau à base de ciment », libéré par le procédé chimique. La technologie LC3 rend la production de béton moins chère, moins gourmande en capital et permet d'économiser jusqu'à 40 % de dioxyde de carbone. Avec une estimation de 400 à 800 millions de tonnes par an, l'effet de levier potentiel pour la réduction mondiale du CO2 est énorme.

La scientifique est consciente que le béton est considéré aujourd’hui par beaucoup comme universellement nocif pour l'environnement. "Mais c'est faux," désapprouve-t-elle d'un ton ferme. En soi, le béton a la plus faible empreinte CO2 par kilogramme par rapport à tous les autres matériaux. Le béton dure longtemps, donc le cycle de vie est positif. La professeure voit le problème écologique non pas dans le matériau de construction lui-même, mais dans la quantité gigantesque utilisée chaque jour. "Chaque année, nous produisons 30 milliards de tonnes de matériaux à base de ciment (béton, mortier) dans le monde, ce qui est énorme et nettement plus que tous les autres matériaux que les humains utilisent ensemble".

Maison en béton avec plancher en bois

Cette quantité inimaginable - et elle pose un vrai dilemme - montre à quel point la demande est énorme dans le monde.

"Arrêter la construction en béton n'est pas une option pour les économies émergentes", déclare Karen Scrivener. Après tout, plus d'un milliard de personnes vivent encore aujourd'hui dans des bidonvilles. Lorsqu'il s'agit de construire de nouvelles maisons, le béton est bon marché, facile à transporter et toujours disponible - les matières premières sont abondantes dans la croûte terrestre.

Remplacer complètement le béton par du bois n'est pas envisageable pour Scrivener. Le bois peut fournir un maximum de cinq à dix pour cent de la demande mondiale de matériaux de construction et n'est pas une solution pour les pays du Sud. "C'est un matériau parfait, mais il n'y a tout simplement pas assez de surface pour la forêt qu’il faudrait exploiter - et nous n'avons pas non plus 30 ans pour faire pousser suffisamment d'arbres." Elle-même vit à la campagne dans une maison en béton. "Mais au moins, il a une belle terrasse en bois", dit-elle en riant.

La professeure prône des solutions réalistes et vise toujours à transférer la recherche dans la « vraie vie ». Ce n'est pas un hasard si elle a une fois tourné le dos à l'université pour travailler pendant six ans dans l'industrie, chez Lafarge à Lyon.

Partenariats mondiaux

"Nous ne pouvons pas nous passer complètement du béton et devrons utiliser de nombreux matériaux différents. Dans le débat sur le climat, il est crucial de ne pas manquer les opportunités de réduire la consommation d'énergie dans les technologies existantes en les rendant absolues." Pour le béton, elle calcule que jusqu'à 30 % des émissions pourraient être économisées au niveau de la production de ciment, 20 à 30 % supplémentaires en réduisant la quantité de ciment dans le béton et jusqu'à 50 % de la quantité de béton utilisée dans les bâtiments. Ce serait un énorme progrès.

Le grand défi, selon Karen Scrivener, est de faire en sorte que tout le monde soit impliqué dans le processus de construction - dans le monde entier. Son nouveau grand projet est un "Centre pour la construction durable dans le monde", qui coopère étroitement avec l'industrie et forme des doctorant-e-s, principalement des boursier-ère-s des pays les plus pauvres. L'objectif est que ces personnes apportent les solutions les plus récentes dans leurs pays. "De tels partenariats mondiaux sont importants car le changement climatique affecte le monde entier."

Publié à l'origine dans le NZZ - Sustainable Switzerland