L’usage de matériaux de construction dans lequel du carbone aurait été préalablement incorporé permettrait théoriquement de stocker jusqu’à 16,6 milliards de tonnes (ou gigatonnes, Gt) par an, soit 50% du total des émissions anthropiques de CO2 en 2021. C’est la conclusion d’une étude menée par des chercheurs de l’université de Californie (États-Unis) et publiée dans Science le 9 janvier. De nombreuses recherches sont menées pour incorporer du CO2 dans des matériaux, par exemple par minéralisation. L'usage ultérieur de ces matériaux dans la construction permettrait alors de stocker du carbone. De quoi tirer profit de l'énorme demande de materiaux de construction pour lutter contre les émissions de CO2.
Le premier gisement de stockage de CO2 pointé dans l'étude vient du béton, matériau le plus utilisé avec une production annuelle de 30 Gt. C’est principalement l’usage d’agrégats carbonés qui est à l'oeuvre. Il est en effet possible d’incorporer du CO2 dans des minéraux, typiquement via une réaction de silicates au magnésium ou au calcium, et d’utiliser ensuite ces minéraux carbonés comme agrégats. Les auteurs évaluent leur capacité de stockage à 0,48 (± 0,4) kg de CO2 par kg d’agrégat, représentant, pour l’ensemble du béton produit annuellement, une capacité de stockage de 10,5 (± 0,1) Gt de CO2.
Agrégats, briques et ciment pour stocker le carbone
L’utilisation de ces mêmes agrégats carbonés pour l’asphalte permettrait en plus de stocker 1 (± 0,09) Gt de CO2 par an. Le ciment composant le béton est également source de stockage de CO2, notent les auteurs, qui misent sur un ciment à base d’un oxyde de magnésium et contenant 15 % de biochar (de carbone issu de la pyrolyse de biomasse) pour stocker 2,11 (± 1,11) kg de CO2 par kg de ciment.
Le troisième gisement vient des briques. Des briques contenant 15 % de carbone sous formes de fibres bio-sourcées et des briques formées de ciment carbonaté permettraient le stockage de 1,6 (± 0,3) Gt de CO2. Enfin, l’usage de plastiques bio-sourcés, l’accroissement de 20 % de l’emploi du bois et l’utilisation d’huiles bio-sourcées pour la production d’asphalte complètent le potentiel de stockage, pour atteindre, tous matériaux compris, 16,6 (± 2,8) Gt de CO2 par an.
Avec une adoption dès 2025 dans la construction de l’intégralité de ces matériaux stockeurs de CO2, les chercheurs estiment qu’environ 1380 Gt de CO2 (± 233) seraient ainsi stockées d’ici 2100, soit plus du double de la valeur préconisée (660 Gt) par le Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (Giec) pour limiter le réchauffement climatique à 1,5°C par rapport à l’ère préindustrielle.
Disponibilité des ressources
Il s’agit bien sûr d’un potentiel théorique, ne tenant compte ni des transformations nécessaires de l’industrie des matériaux de construction et du secteur de la construction, ni des disponibilités des ressources pour la production de ces nouveaux matériaux carbonés. Les chercheurs précisent aussi ne pas avoir pris en compte dans leurs calculs le coût énergétique total de fabrications des matériaux étudiés.
La prise en compte de la disponibilité des ressources permet de mieux cadrer le potentiel réel du stockage de CO2 dans les matériaux de construction. Dans le cas des agrégats, la quantité disponible de déchets industriels riches en magnésium ou calcium (cendres, laitier de haut fourneau, béton de déconstruction...) est estimée pouvoir produire 2 Gt d'agrégats carbonés, offrant une capacité de stockage de 1Gt de CO2 par an, soit dix fois moins que le potentiel théorique.
L'écart est encore plus grand pour le biochar : 600 millions de tonnes (mégatonnes, Mt) seraient nécessaires chaque année pour stocker 1 Gt de CO2 par an avec le ciment ; la production actuelle de biochar s’élève à 0,4 Mt par an... En revanche, d’après les résultats de l’étude, seulement 5 % des résidus agricoles mondiaux seraient nécessaires à la production des plastiques bio-sourcés et d’asphalte à base d’huiles bio-sourcées cités par les chercheurs.
