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H2020

By-BM — Résultat en bref

Project ID: 701932
Financé au titre de: H2020-EU.1.3.2.
Pays: Royaume-Uni
Domaine: Société, Technologies industrielles, Transports et Mobilité

Du béton géopolymère sûr et durable

Le ciment Portland ordinaire (CPO), un ingrédient de base du béton, est le type de ciment le plus couramment utilisé pour la construction de bâtiments et d’infrastructures. La production de CPO est toutefois responsable de 5 à 8 % de l’ensemble des émissions de dioxyde de carbone (CO2) d’origine anthropique dans le monde.
Du béton géopolymère sûr et durable
Les scientifiques recherchent activement des alternatives au CPO, à faible teneur en carbone. Une des solutions consiste à employer des matériaux géopolymères, des liants à faible empreinte carbone qui peuvent être produits en réutilisant les déchets industriels tels que les cendres volantes des centrales électriques au charbon ou le laitier de haut fourneau. Cependant, le développement de matériaux de construction synthétiques est actuellement ralenti par des problèmes de santé publique et de sécurité.

Le projet Horizon 2020 By-BM, financé par l’UE, a relevé ces défis en développant des matériaux de construction géopolymères respectueux de l’environnement et conformes aux normes de sécurité. «Cette initiative a combiné l’expérience acquise grâce aux recherches sur les géopolymères et en radiologie pour développer de nouveaux matériaux de construction éco-innovants à faible empreinte carbone issus du recyclage des sous-produits industriels», explique le coordinateur du projet, le professeur Marios Soutsos.

Le béton géopolymère offre plusieurs avantages par rapport au CPO traditionnel, outre les émissions de CO2 nettement inférieures. Il offre par exemple une résistance au feu améliorée et une utilisation viable des matières «résiduelles», qui seraient habituellement susceptibles de finir à la décharge.

Des inquiétudes prises en compte

Bien que le béton géopolymère puisse être bénéfique aussi bien du point de vue économique que de celui de la durabilité, certaines préoccupations existent au sein des autorités publiques et de la communauté scientifique. «Dans certains cas, les composants du sous-produit sont susceptibles d’affecter la santé humaine et de présenter des risques pour l’environnement. Outre les composés potentiellement toxiques, il existe un risque éventuel lié à l’augmentation des niveaux de radio-isotopes naturels (NOR)», explique le Dr Zoltán Sas, chercheur du projet By-BM.

Les partenaires du projet ont donc mis au point des bétons géopolymères innovants, à faible empreinte carbone et intrinsèquement sûrs, à partir de déchets industriels présentant un risque radiologique aussi faible que possible conformément aux normes européennes de base relatives à la protection sanitaire fixées par la directive du Conseil de l’UE (2013/59/Euratom).

Les chercheurs ont rassemblé des rapports scientifiques au sujet de la teneur en NOR dans les sous-produits industriels et ont créé une base de données afin de fournir des informations sur la situation mondiale. De plus, des données concernant divers sous-produits industriels, provenant de différents pays européens, ont été collectées. Il s’agissait notamment des résidus de contrôle de la pollution atmosphérique provenant de l’incinération des déchets municipaux, des cendres volantes des centrales électriques au charbon, des poussières des fours à ciment, des cendres issues de l’incinération des boues d’épuration et des boues rouges résultant de la production d’alumine.

Une base de données d’échantillons de géopolymères

Les scientifiques ont déterminé la composition minéralogique et chimique des sous-produits, par diffraction et fluorescence des rayons X, ainsi que la teneur en NOR par spectrométrie gamma à haute résolution. Le taux de libération de radon, un élément gazeux radioactif, a été mesuré en utilisant une chambre d’accumulation de radon connectée à des moniteurs de radon actifs. «Grâce à la spectrométrie gamma, de nouvelles informations ont été publiées en ce qui concerne la teneur en NOR de certains sous-produits comme la poussière de four à ciment, les cendres de boues d’épuration et la poussière des incinérateurs», commente le professeur Soutsos.

Le consortium a également classé des échantillons de géopolymères d’après les législations, les normes et les recommandations nationales en vigueur, en fonction de leur teneur en NOR. La version préliminaire de la base de données NOR, disponible en ligne, peut être utilisée pour identifier une sélection sûre de matériaux d’après leurs constituants, c’est-à-dire en fonction de l’utilisation de sous-produits et d’autres matières premières. Selon le professeur Soutsos et le Dr Sas: «Avec la base de données, il est possible d’identifier les matériaux présentant un risque élevé et également leur possible variabilité.»

By-BM peut être utilisé par le secteur de la construction pour vérifier qu’un béton géopolymère est issu d’une utilisation sûre de sous-produits, en fonction de leurs caractéristiques radiologiques. «Cela permettra aux chercheurs de mieux comprendre comment les aspects radiologiques des sous-produits industriels doivent être pris en compte en ce qui concerne leur réutilisation pour faire de nouveaux matériaux de construction et comment les risques liés à la teneur en NOR peuvent être réduits», conclut le professeur Soutsos.

Mots-clés

By-BM, géopolymère, béton, radio-isotopes naturels (NOR), dioxyde de carbone (CO2)