Un ciment vivant pose les bases d’une construction durable
L’urbanisation, le vieillissement des infrastructures et la fréquence croissante de phénomènes tels que les tremblements de terre, l’érosion des sols et les glissements de terrain alimentent une demande accrue de services de stabilisation des sols. Cette stabilisation consiste généralement à améliorer la durabilité et la résistance à l’eau des sols instables en y ajoutant des liants chimiques ou en utilisant des engins lourds pour les compacter. Ces solutions sont loin d’être idéales. D’énormes quantités d’énergie sont également nécessaires sur site pour générer les fortes pressions requises afin d’injecter des agents stabilisateurs dans le sol. En outre, les solutions existantes à base de cendres volantes, de chaux et de ciment peuvent causer des dommages irréversibles aux eaux souterraines et aux écosystèmes du sous-sol.
Des réparations d’infrastructures respectueuses de l’environnement
Le projet CEBREWA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), soutenu par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (CER), visait à répondre à un besoin industriel majeur: proposer des solutions innovantes et biosourcées de stabilisation des sols, prêtes à être commercialisées, efficaces et moins perturbatrices pour l’environnement. Le projet s’appuyait sur des avancées décisives réalisées dans le cadre d’un autre projet financé par le CER, BIOGEOS, qui a breveté de nouvelles technologies de biocimentation destinées aux travaux de génie civil, géotechniques et géo-environnementaux. Au lieu d’agents chimiques, ces solutions utilisent des micro-organismes pour solidifier les sols meubles et réparer les matériaux de construction. «Nous exploitons la formation de calcite par voie biologique pour permettre aux sols de créer leurs propres liaisons minérales, au lieu de recourir à des liants synthétiques conventionnels», explique Lyesse Laloui, coordinateur du projet CEBREWA et directeur du Laboratoire de mécanique des sols(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Le procédé consiste à injecter des micro-organismes sélectionnés, ou leurs enzymes, dans le sol, où leur activité métabolique produit du carbonate de calcium. Ces cristaux de calcaire agissent comme un ciment biologique qui lie le matériau environnant. CEBREWA visait à démontrer la validité de cette technologie et à accélérer la commercialisation de solutions prêtes à être utilisées par l’industrie. «Nous avons évalué la technologie depuis l’échelle des pores jusqu’à celle du terrain», explique Lyesse Laloui. «Pour ce faire, nous avons utilisé des techniques d’imagerie avancées, des essais en laboratoire et des modélisations numériques. Nous avons également utilisé des bioréacteurs à grande échelle pour produire des micro-organismes et mené des essais grandeur nature de stabilisation de pentes.»
Efficacité des traitements et amélioration de la résistance
Ce projet de 18 mois a démontré avec succès que la biocimentation pouvait passer des études en laboratoire à des applications pertinentes dans le domaine de l’ingénierie. En outre, les essais sur le terrain ont montré qu’il était possible d’obtenir des traitements efficaces et des améliorations significatives de la résistance. «Le projet a également fourni des outils de conception et de suivi qui facilitent le déploiement de cette technologie dans des applications telles que la lutte contre l’érosion, l’amélioration de la capacité portante, la stabilisation des pentes et le renforcement des routes», ajoute Lyesse Laloui. Les prochaines étapes consisteront notamment à accélérer le déploiement industriel grâce à des validations supplémentaires sur le terrain, à la certification internationale (ISO, CE), à la normalisation et à des procédures de contrôle qualité. «La technologie fait déjà l’objet d’un transfert par l’intermédiaire de brevets et de la société dérivée de l’EPFL Medusoil(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) », souligne Lyesse Laloui. «Les travaux en cours portent sur le développement des systèmes de production à grande échelle, l’élargissement des applications et l’intégration de la biocimentation dans les pratiques géotechniques courantes.»
Une solution biotechnologique de stabilisation des sols prête à être commercialisée
Lyesse Laloui et son équipe estiment que le marché de cette solution biotechnologique de stabilisation des sols ne peut que croître. Les phénomènes météorologiques extrêmes devraient accélérer les besoins de réparation des routes, des voies ferrées, des remblais, des réservoirs et des barrages. La raréfaction croissante des terrains adaptés à l’aménagement et la nécessité d’étendre les infrastructures existantes pour répondre à la croissance démographique dans les zones urbaines exigent également davantage de travaux de stabilisation des sols. «Notre ambition est de rendre l’amélioration des sols nettement moins carbonée, moins invasive et plus respectueuse de l’environnement, sans compromettre les performances techniques», conclut Lyesse Laloui. «Les propriétaires d’infrastructures, les entrepreneurs, les organismes publics et les populations exposées aux risques géologiques pourront bénéficier d’une nouvelle génération de technologies durables de stabilisation des sols.»