On dirait un sous-marin artisanal, posé au pied d’une cimenterie. A l’usine LafargeHolcim de Belmont d’Azergues (Rhône), l’un des démonstrateurs du projet national de recherche FastCarb, dédié au stockage de CO2 par carbonatation du béton recyclé, a été inauguré vendredi 24 janvier. Il s'agit ici d'accélérer une réaction du béton observée sur plusieurs années en conditions réelles de vieillissement: sa capacité à absorber le dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique.
Ce carbonateur (appelé "sécheur à lit fluidisé") consiste à tester l'absorption accélérée du CO2 par la pâte de ciment hydratée du béton pour former du carbonate de calcium. Pour ce faire, avant d’être expulsés par la cheminée, les gaz du four de la cimenterie sont dérivés vers le carbonateur, tandis que des granulats de béton recyclé (issus de la plateforme de recyclage de Saint-Fons, dans le Rhône) sont introduits dans la machine. Une fois carbonatés, les granulats de béton sont testés par le centre de recherche de LafargeHolcim, à Saint-Quentin-Fallavier (Isère) pour jauger leur comportement. 50 tonnes de granulats seront employées durant quatre mois dans l’équipement livré fin septembre 2019.
"FastCarb vise à accélérer la recarbonatation des granulats de béton, afin d’y stocker du CO2. La décarbonatation à chaud se passe très rapidement, mais la recarbonatation est très longue. Il s’agit d’améliorer la qualité des granulats par le colmatage de la porosité, et de diminuer l’impact CO2 du béton dans les structures", résume Raoul de Parisot, président de FastCarb. 100 000 euros ont été débloqués pour ce test. Un sécheur à tambour rotatif, situé au sein de la cimenterie Vicat de Créchy (Allier) et un conteneur, installé chez le recycleur Clamens à Villeparisis (Seine-et-Marne) complètent le dispositif de démonstrateurs.
3 millions d’euros de budget
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Lancé en 2017 pour un achèvement prévu en 2021, le projet de recherche FastCarb rassemble 23 partenaires (cimentiers, écoles, fédérations professionnelles…). Il est administré par l’Institut pour la recherche appliquée et l’expérimentation en génie civil (Irex) et dispose d’un budget total de 3 millions d’euros. "Le financement a été difficile à boucler", souffle Raoul de Parisot.
L’industrie cimentière est responsable de 7% des émissions de CO2, estime-t-elle. Le mélange à la base du ciment classique (80% de calcaire contenant 40% de carbone et 20% d’argile dans le clinker), suivi d’un broyage et d’un préchauffage, est soumis à une cuisson à 1450 degrés dans un four rotatif. Ce procédé émet 850 kg de CO2 par tonne, un chiffre que les acteurs du secteur souhaitent faire chuter à 130 kg en 2050.
La fabrication d’un mètre cube de béton (mélange de ciment et de granulats) émet en moyenne 260 kg de CO2. En cinquante ans, sa durée de vie estimée, un bâtiment capte l’équivalent de 15% du CO2 émis par la fabrication du ciment ayant servi à le construire, auxquels s'ajoutent 25% supplémentaires lors de sa démolition (qui accélère la carbonatation). "On souhaite accélérer ce processus, en repiégeant le CO2 émis par les cimentiers et en l’injectant dans les matériaux concassés", précise Xavier Guillot, responsable Coordination normes chez Lafarge.
Une évolution normative en préparation
D’autres pistes sont étudiées par l’industrie pour abaisser l'empreinte carbone de la filière. "Nous avons identifié cinq leviers d’action : le clinker (en travaillant sur les combustibles de substitution), le ciment (avec de nouvelles compositions contenant moins de clinker), le béton (en utilisant moins de ciment et davantage de granulats recyclés), la construction (avec des techniques plus performantes et l’impression 3D), et la carbonatation grâce aux gaz de nos propres cheminées", résume Edelio Bermejo, directeur du LafargeHolcim Innovation Center, le centre de recherche mondial du groupe.
Une nouvelle norme régissant la composition des ciments est actuellement bloquée à Bruxelles, "pour des questions d’égo" commente un acteur du secteur. Ce, malgré quatorze ans de recherches sur les ciments CEM2C et CEM6, qui contiendront substantiellement moins de clinker que leurs prédécesseurs.
De nouvelles alternatives sont envisagées, tels les ciments LC3 à base de clinker, de calcaire et de métakaolin (de l’argile calcinée), à l’empreinte carbone réduite de 40% par rapport au ciment Portland. "Les normes européennes permettent déjà de combiner ces trois matériaux ensembles, mais pas dans les proportions sur lesquelles nous travaillons", poursuit Vincent Meyer, ingénieur R&D chez LafargeHolcim.
