Réduction des émissions de CO₂ grâce à une nouvelle conception du béton

Dans quelle mesure le projet UGC pourrait-il représenter une avancée révolutionnaire dans le domaine des technologies durables de décarbonation du secteur de la construction ?
L’un des principaux objectifs de la technologie UGC est de recentrer l’attention, actuellement focalisée sur le ciment, sur le matériau de construction proprement dit, à savoir le béton. La réduction de la proportion de clinker est très importante et souhaitable, mais tous les gains peuvent être très rapidement perdus en raison d’une formule inadaptée du béton. De plus, si nous réduisons la part de clinker au détriment des performances, nous le ferons au détriment de la formule du béton.

Nous devons donc associer à cet effort tous les acteurs de la chaîne de valeur de la construction, des fabricants aux architectes en passant par les organismes de normalisation. Je suis d’avis que nous pouvons apporter une énorme contribution à la situation mondiale en ce qui concerne les matériaux.

Quel serait l’impact du développement de la technologie UGC sur les économies de CO₂ au niveau mondial ?
L’avantage du concept UGC est qu’il peut être mis en œuvre progressivement. Par exemple, nous pourrions commencer aujourd’hui par optimiser la formule du béton avec les ciments disponibles, en attendant que peut-être d’autres ciments présentant un pourcentage de clinker plus faible soient disponibles à l’avenir, ou que d’autres alternatives au ciment traditionnel puissent être développées. Selon une estimation prudente, si l’UGC était utilisé à l’échelle mondiale, les émissions du secteur pourraient être réduites d’environ 800 mégatonnes de CO₂ par an, ce qui représente environ 2% des émissions totales. Cela correspond à peu près à 20 fois l’empreinte carbone de la Suisse en un an.

Vous décrivez le béton comme un « matériau magique ». Pourriez-vous expliquer plus en détail certaines de ses propriétés fascinantes ?
En tant que chercheur en matériaux, je suis heureux de découvrir les mécanismes fondamentaux des réactions chimiques qui se produisent lors du durcissement du ciment dans le béton. En prenant un peu de recul, il est fascinant de voir qu’un matériau peut passer de l’état liquide à l’état solide en quelques heures à température et pression ambiantes. Cela nous permet de laisser libre cours à l’imagination des architectes et d’explorer les possibilités. De plus, le béton est bon marché, sûr, extrêmement durable et robuste, et les matières premières nécessaires à sa fabrication sont disponibles partout.

Quels sont les défis et les problèmes liés à la fabrication du béton, notamment en ce qui concerne les émissions de CO₂ ?
Selon moi, le défi réside dans le fait que le béton est très probablement le matériau le plus écologique qui puisse être produit en grandes quantités pour répondre aux besoins mondiaux en infrastructures. Cependant, comme nous en utilisons une quantité considérable, nous devons réduire le carbone incorporé dans ce matériau qui fonctionne déjà bien, tout en conservant les principales caractéristiques qui font du béton un matériau particulier (accessibilité, coût, propriétés). D’un point de vue mathématique, ce qui compte dans cette situation, c’est l’optimisation de l’optimum. C’est un défi, mais c’est aussi passionnant d’un point de vue scientifique.

En quoi l’industrie du béton se distingue-t-elle des autres principaux émetteurs de gaz à effet de serre, comme l’aéronautique ?
Même pour les personnes au sein de la branche, il est difficile de garder une perspective claire sur l’étendue et la taille de l’industrie du béton. Après l’eau, le béton est la substance que nous consommons le plus. Un matériau utilisé dans de telles quantités doit obéir aux principes fondamentaux de la disponibilité à l’échelle de la planète, qui sont en fin de compte inhérents à la composition de cette dernière. Les nouvelles technologies de décarbonation du ciment et du béton doivent tenir compte de ces considérations d’échelle afin de s’écarter des nouveaux développements qui certes pourraient fonctionner d’un point de vue technique, mais qui ne peuvent apporter qu’une faible contribution au problème.

Pourquoi le bois n’est-il pas considéré comme une solution pour réduire l’impact environnemental de la production de béton ?
Le bois est un excellent matériau de construction. Malheureusement, tout tourne autour du problème de l’échelle. Le bois n’est disponible que dans certaines régions de la planète et il n’y en a qu’une quantité limitée que nous pouvons utiliser de manière durable. Pour remplacer 20% du béton utilisé dans le secteur de la construction, il faudrait planter une forêt de la taille de l’Inde. Même si nous le faisions aujourd’hui, il faudrait probablement attendre 20 ans avant de pouvoir récolter la matière. Le bois peut faire partie de la solution dans les régions où il est naturellement abondant (le transport du bois compense rapidement les avantages environnementaux). Cependant, il ne changera pas significativement la donne pour le ciment et le béton.

Quelles stratégies envisagez-vous pour réduire efficacement les émissions de CO₂ dans le processus de fabrication du béton ?
Différentes technologies sont développées et mises en œuvre. Je pense que l’utilisation de combustibles alternatifs est une approche particulièrement prometteuse qui devrait être envisagée dans les régions où elle n’est pas encore totalement mise en œuvre. À long terme, nous aurons besoin du captage du carbone, la question principale étant le coût et les alternatives d’utilisation et de stockage. Nous devrions agir autant que possible au niveau des matériaux pour réduire la quantité de carbone capté dont nous aurons besoin, tout en permettant aux économies émergentes d’accéder au béton.

Pourquoi la réduction du ciment et l’utilisation de nouveaux additifs chimiques sont-elles au cœur de vos recherches ?
Le ciment contribue de manière significative à l’empreinte carbone, mais confère aussi au béton certaines de ses propriétés. Par conséquent, la réduction de la quantité de ciment est une stratégie claire pour réduire les émissions de CO₂. Cependant, elle représente un défi en termes d’ouvrabilité et de robustesse. Heureusement, nous disposons aujourd’hui d’additifs chimiques pour résoudre efficacement ces problèmes et nous avons les moyens d’adapter la technologie aux nouveaux ciments mélangés introduits à l’échelle mondiale. Les additifs chimiques deviennent, à mon avis, la base du béton à faible teneur en carbone.

Comment votre équipe de recherche travaille-t-elle avec l’industrie du béton afin de faire en sorte que cette nouvelle famille de béton soit plus largement acceptée ?
Nous restons en contact étroit avec les fabricants de ciment, les producteurs de béton et les fabricants d’additifs. En outre, je participe à des organismes de normalisation en Europe et aux États-Unis. Il est important de communiquer les connaissances et les informations à la fois aux fabricants et aux décideurs, afin que nous puissions faire progresser la production de matériaux à faible teneur en carbone tout en promouvant les normes qui leur permettront d’accéder au marché.

Quel est le rôle des aspects humains et économiques dans le développement et l’introduction de matériaux de construction durables tels que l’UGC ?
Nous ne pouvons pas développer des solutions high-tech qui ne fonctionnent que dans les économies développées comme la Suisse. Le « Sud global » a besoin du matériel nécessaire pour garantir l’accès de base au logement et aux services essentiels pour leurs populations, et nous avons l’obligation morale de rendre ce développement possible. Nous pouvons toutefois améliorer la situation en fournissant des technologies qui permettent le développement du « Sud global » moyennant un coût environnemental moindre.

Comment l’UGC pourrait-il ouvrir la voie à une industrie de la construction plus durable, en particulier dans les régions moins développées ?
En principe, les concepts au sein de la technologie UGC devraient aboutir à un matériau qui coûte autant (voire moins) que le béton conventionnel. Dans des régions comme l’Afrique, où l’accès au clinker est difficile, la réduction de la quantité de ciment par mètre cube augmentera l’efficience de l’utilisation de cette ressource rare et permettra de faire plus avec moins.

Quelle est votre vision à long terme en ce qui concerne l’utilisation du béton durable ?
J’aimerais voir un jour une industrie zéro net qui permettrait à la société de poursuivre ses rêves et d’améliorer sa qualité de vie, tout en préservant notre intégrité environnementale mondiale.

De quelle manière l’homme et la société pourraient-ils profiter du passage à une variante durable du béton, comme vous en rêvez ?
Peut-être ne verront-ils jamais la différence (et, d’une certaine manière, ce serait déjà un succès), mais si nous parvenons à contribuer à atténuer certains des effets du réchauffement climatique, la société en bénéficiera certainement. L’industrie du béton sera-t-elle reconnue pour cela ? Je n’en suis pas sûr, mais je pense que nous pourrons dormir sur nos deux oreilles parce que nous aurons apporté notre contribution.