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Mineral wool waste back to loop with advanced sorting, pre-treatment, and alkali activation

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La laine minérale retrouve une nouvelle vie dans un environnement familier

La laine minérale utilisée pour l’isolation des bâtiments pourrait bientôt être récupérée et utilisée pour fabriquer du béton géopolymère et des éléments de construction imprimés en 3D, contribuant ainsi à réduire les émissions de CO2.

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Les déchets de construction et de démolition représentent plus d’un tiers de l’ensemble des déchets produits dans l’Union européenne. La laine minérale, largement utilisée avec d’autres matériaux d’isolation, présente une très faible densité, ce qui signifie que son élimination implique un volume disproportionné. En outre, ce mélange fibreux filé, fabriqué à partir de verre, de roche ou de scories en fusion, est considéré comme en grande partie non recyclable. Tout cela est en train de changer grâce au projet WOOL2LOOP, financé par l’UE, qui a fait la démonstration de l’utilisation de la laine minérale comme précurseur dans la fabrication de béton géopolymère et d’éléments de construction associés à l’échelle industrielle, dans le cadre d’un modèle d’entreprise d’économie circulaire.

Géopolymérisation (activation alcaline)

Les géopolymères, également appelés matériaux activés par les alcalins, sont des polymères inorganiques de type céramique fabriqués à partir d’aluminosilicates solides réticulés avec des ions de métaux alcalins. «On retrouve du béton géopolymère fabriqué à partir de cendres volcaniques (riches en aluminosilicates) dans le Colisée, le Panthéon et les pyramides égyptiennes», explique la coordinatrice du projet, Anne Kaiser, de Saint-Gobain Finlande. Les géopolymères sont des liants prometteurs pour la production de béton, car leur production requiert beaucoup moins d’énergie que celle du ciment Portland conventionnel. WOOL2LOOP a entrepris de convertir les déchets de laine minérale provenant de la démolition de bâtiments en géopolymères de laine minérale et de faire la démonstration de la production d’un nouveau produit à l’échelle industrielle répondant aux spécifications des produits disponibles sur le marché avec une empreinte carbone moins élevée.

Une économie circulaire pour la laine minérale

Le projet était complexe, englobant toutes les phases de l’utilisation de la laine minérale et les défis actuels liés à son recyclage. Il a nécessité: des pratiques de démolition intelligentes, le tri et le broyage de la laine minérale pour produire de la poudre de laine minérale, l’activation alcaline pour produire des géopolymères, la production de béton géopolymère et l’impression 3D d’éléments de construction à partir de la laine minérale. Comme l’explique Eldho Choorackal de CRH, tout cela a été compliqué par le fait «qu’il n’existe pas de normes ni de lignes directrices pour la production à l’échelle industrielle et le contrôle de la qualité des éléments préfabriqués en béton de géopolymère». «WOOL2LOOP a adopté et testé un appareil portatif de spectroscopie de fluorescence X pour l’analyse sur place des déchets de laine minérale, afin de distinguer la laine de verre de la laine de roche», explique Johan D’Hooghe, de Recycling Assistance. Les déchets ont ensuite été broyés sur un site centralisé. «La production de poudre de laine minérale a été particulièrement difficile en raison des différentes compositions chimiques de la laine de verre et de la laine minérale et de la nécessité d’obtenir des matériaux dont la taille des particules était inférieure à 100 micromètres», ajoute Vilma Ducman de l’Institut national slovène du bâtiment et du génie civil. «Les conceptions de broyage et de mélange associées à la laine minérale, une condition préalable au traitement ultérieur et à la mise à l’échelle, ont exigé une innovation considérable», ajoute Saleh Hooshmand, associé de recherche principal chez Saint-Gobain Ecophon. La fabrication additive, ou impression 3D, de matériaux de construction et en particulier de géopolymères, a ajouté des difficultés supplémentaires. «Les innovations matérielles, logicielles et la stratégie d’activation chimique nous ont permis de contrôler la formation des matériaux. Nous sommes désormais en mesure de produire à grande échelle, grâce à l’impression 3D, des géométries complexes pour de nombreux produits intégrant de nouvelles fonctionnalités, notamment des panneaux acoustiques. Le prochain objectif est la certification de ces matériaux et procédés», explique Alban Mallet de XtreeE. WOOL2LOOP a fait la démonstration de la production de béton géopolymère de laine minérale préfabriquée à l’échelle industrielle, accumulant des connaissances essentielles sur tous les procédés et matériaux tout au long de la chaîne de recyclage et de production. «En menant des projets pilotes avec autant de produits à base de laine minérale géopolymère, nous avons été en mesure d’identifier les problèmes potentiels auxquels nous pouvons nous attendre dans le cadre d’une production régulière. Nous allons à présent nous attacher à trouver des moyens de les surmonter», conclut Vilma Ducman.

Mots‑clés

WOOL2LOOP, laine minérale, béton géopolymère, construction, géopolymères, impression 3D, activation alcaline, économie circulaire, fabrication additive, microscopie à fluorescence X

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