Le projet national FastCarb a publié une partie de ses résultats dans la revue open-access Applied Sciences. Cet article présente notamment les démonstrateurs et une évaluation du CO2 stocké lors du process.
The national FastCarb project has published some of its results in the open-access journal Applied Sciences. This article presents the demonstrators and an evaluation of the CO2 stored during the process.
L’Academic Journal of Civil Engeening est une revue multidisciplinaire, à comité de lecture, et qui publie en open les avancées théoriques et pratiques liées génie civil.
Le Projet National FastCarb, ayant présenté publiquement ses résultats le 27 septembre 2022, l’AJCE a publié un numéro spécial consacré au Projet National visant à stocker le CO2 par carbonatation du béton recyclé.
Dans la revue Vol 40 No 3 (2022): Special Issue – FastCarb 2022, vous pourrez retrouver en accès libre les 10 articles listés ci-dessous :
Article mis à jour le 30 septembre 2022
Le projet national FastCarb a eu pour objectif d’associer recyclage des bétons et diminution de l’empreinte carbone des bétons. L’idée était de profiter de la faculté du béton de capturer le CO2 ici de manière accélérée.
Le projet s’est décliné d’abord en laboratoire où a été étudiée la carbonatation accélérée et son optimisation et où les phénomènes ont été modélisés. Ensuite, des installations pilotes ont été mises en place près de sources de CO2. Ces installations ont permis de traiter de grandes quantités de granulats recyclés, de fabriquer des bétons, des éléments en béton et de réaliser des bilans économiques et environnementaux.
La journée du 27 septembre a été l’occasion de restituer les résultats obtenus par les partenaires du projet et les recommandations du PN FastCarb pour la mise en œuvre du procédé. Celles-ci comprendront notamment la détermination de la quantité de CO2 piégé, la mise en œuvre des procédés à l’échelle industrielle, les spécifications liées à la production de bétons avec les granulats recyclés carbonatés, les conditions environnementales et économiques favorables au développement du procédé.
Le Projet National FastCarb est administré par l’IREX
Le 10 mars 2022, Heriberto Martinez a soutenu sa thèse intitulée » « Amélioration de granulats de béton recyclé par bioprécipitation« . Vous pouvez retrouver un enregistrement de sa soutenance en suivant le lien ci-dessous :
Résumé de la thèse :
Les granulats de béton recyclé (GBR) contiennent, de par leur origine, de la pâte de ciment résiduelle qui leur confère une forte porosité et des performances modérées. La porosité conduit à une absorption d’eau forte. C’est une difficulté importante sur le plan industriel car elle complique l’ajustement de l’eau dans les bétons qui permet de maitriser leur ouvrabilité en production. Le processus de fabrication des GBR conduit à avoir plus de pâte dans les particules les plus fines et donc plus d’absorption. En conséquence, si aujourd’hui l’industrie recycle relativement bien les gravillons de GBR dans les bétons, elle utilise peu les sables de GBR, du fait de leur plus grande porosité. Or, lors de la fabrication des GBR, on obtient environ 50 % de sable et 50 % de gravillons. En conséquence, la porosité des sables de GBR est un frein à l’économie circulaire du béton.
Un certain nombre de techniques ont été proposées pour éliminer ou améliorer la pâte de ciment résiduelle mais elles posent des problèmes de coût. La carbonatation naturelle des GBR par le CO2 atmosphérique contribue à diminuer leur absorption d’eau en obstruant leur porosité, mais c’est une réaction qui dure plusieurs mois. Des recherches sont en cours pour faire de la carbonatation accélérée (en concentrant le CO2 par exemple) à l’échelle industrielle. Le présent travail, qui s’intègre dans le projet national FastCarb, explore une idée alternative qui consiste à former en quelques jours, à l’aide de bactéries biocalcifiantes, une gangue de CaCO3 autour des GBR et surtout de la partie sableuse, afin de limiter l’accès de l’eau à leur porosité.
Dans un premier temps, des bactéries candidates non pathogènes ont été identifiées, sélectionnées, adaptées au milieu alcalin des GBR, puis nous avons vérifié leur aptitude à produire du CaCO3. Dans un second temps, nous avons déterminé les conditions qui favorisent une croissance des bactéries et une production de CaCO3 homogènes sur la surface de milieux gélosés modèles. L’homogénéité est en effet une condition sine qua non pour obtenir une bonne étanchéité à l’eau. Nous avons ainsi confirmé l’intérêt de sélectionner des bactéries capables de produire du biofilm. Enfin, les procédés développés ont été appliqués à des disques de mortier modèles facilitant les observations visuelles. Les résultats préliminaires confirment qu’il est possible de faire baisser l’absorption de ces mortiers de façon notable à l’échéance d’un mois.
Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces résultats encourageants sur sable de GBR.
Mots-clés : béton, recyclage, sable de béton recyclé, biocarbonatation, absorption d’eau
Le projet national FastCarb a poursuivi ses travaux de manière très active en 2021. Les principaux résultats obtenus sont les suivants :
Sur la partie en laboratoire, les paramètres les plus influents sur le stockage de CO2 dans les granulats de béton recyclé comme la taille des granulats recyclés, le % de CO2 dans le gaz au contact, la durée de contact, la teneur en eau des granulats, la température de traitement et le niveau de carbonatation naturelle sont maintenant bien identifiés. Une relation entre CO2 fixé et absorption d’eau a été établie. Une instrumentation utilisant un filtre à gravier a été développée et est en cours de test. Les efforts de modélisation du phénomène se poursuivent en parallèle et le projet ANR spin-off CO2NCRETE a démarré.
La production industrielle de granulats carbonatés à l’aide des deux démonstrateurs développés dans le cadre du projet (Créchy – usine Vicat et Val d’Azergues – usine LafargeHolcim) est terminée. A partir de granulats issus de retour de béton prêt à l’emploi, 40 t de granulats recyclés carbonatés ont été préparés. Pour le sable, il a été possible de stocker environ 40kg de CO2 par t de granulats recyclés. Pour la fraction 4/16 on est plutôt à 15kg de CO2 par t. Des bétons C25 et C45 ont été formulés à l’aide de ces granulats traités et caractérisés du point de vue de leur rhéologie et de leurs propriétés mécaniques. Le comportement vis-à-vis de leur durabilité a démarré (et se poursuivra en 2022). En parallèle, avec ces granulats recarbonatés, deux voiles ont été coulés en béton prêt à l’emploi (photo 2) et des pièces préfabriquées ont été fabriquées (blocs béton) ou vont l’être (bordures de trottoir, escaliers). Enfin, les démonstrateurs ont permis une étude couplant ACV et économie du procédé. Cette étude montre le poids du transport dans les résultats (plus on fait des km en camion et moins le procédé sera intéressant du point de vue GES et €) et l’intérêt des sables recyclés recarbonatés car ils permettent un stockage plus important. En 2022, la rédaction d’un document de valorisation et recommandation sera lancée, en vue de donner les pistes permettant une valorisation optimale.
Le projet a encore été très actif dans sa communication. On citera :
Mise à jour le 21 juillet 2021
Le Projet National FastCarb (Stockage de CO2 par carbonatation du béton recyclé)a fait l’objet d’une session de présentations dédiées lors de ces journées.
Retrouvez les articles ci-dessous :
La prise de conscience de l’importance de la biodiversité, de la finitude de la planète, de l’impact des activités humaines sur l’environnement et de l’interaction permanente entre le climat et la biodiversité est de plus en plus partagée au sein de l’humanité.
L’aménagement des infrastructures et le développement des espaces urbains, base de la croissance et du dynamisme économique des territoires, doivent donc désormais évoluer vers une nouvelle logique de croissance pour satisfaire de nouveaux besoins, et, de nouveaux usages et pour accompagner et réussir les transitions écologiques, numériques, technologiques, économiques, culturelles et sociétales.
Le Génie Civil est au cœur de cette problématique. Il fait face au défi de la croissance verte en luttant contre les effets du changement climatique, en préservant la biodiversité, en adaptant les structures à d’autres usages, en les rendant plus résilientes face aux catastrophes naturelles, en intégrant selon une approche globale et systémique les différentes dimensions du Développement Durable. Il a pour objectif de développer des solutions favorisant une plus grande efficience dans l’utilisation des ressources et qui respectent la planète et le vivant.
Organisées par l’AFGC, les journées GC’21 « Le génie civil face au défi de la croissance verte » apporteront leur contribution à cette nouvelle logique de progrès et cette nécessité impérieuse de concevoir, construire, entretenir et sauvegarder autrement notre patrimoine d’ouvrages et notre aménagement des territoires. Les présentations illustreront un panel de solutions innovantes, résilientes et vertueuses au service de l’humanité et du vivant, au profit des générations futures.
Le Projet National FastCarb (Stockage de CO2 par carbonatation du béton recyclé), administré par l’IREX (Institut pour la REcherche appliquée et l’EXpérimentation en génie civil), s’inscrit parfaitement dans la thématique de ces journées. Retrouvez-le dans une session dédiée.
Saviez-vous que le béton absorbe du CO2 tout au long de vie, par un phénomène naturel appelé carbonatation ?
Pour en savoir plus, nous vous proposons de visionner l’interview de Laury Barnes-Davin, active au sein du Projet National Fastcarb, réalisé par Cembureau.
Cembureau est l’association européenne du ciment. Cembureau est l’interlocuteur entre les adhérents et la Commission et les institutions européennes, et d’autres institutions internationales. Cembureau est présidée par Raoul De Parisot, également président du Projet National FastCarb.
Le Projet National FastCarb, Stockage de C02 pour la carbonatation du béton, est un projet de recherche collaborative qui rassemble des organismes publics et privés issus de la communauté béton.
Il est administré par l’IREX, Institut pour la recherche appliquée et l’expérimentation en génie civil.
Jean-Michel TORRENTI, Directeur du Projet National FastCarb, vous propose un état d’avancement du PN à fin 2020.
Le projet national FastCarb, administré par l’IREX, a poursuivi ses travaux de manière très active en 2020 même s’il a été freiné par la pandémie. Les principaux résultats obtenus sont les suivants :
Le projet a enfin été très actif dans sa communication. On citera :
Finalement, le projet a été prolongé jusqu’en octobre 2021 afin que les travaux puissent se terminer dans de bonnes conditions.
Accès partenaires ICI
La production du ciment (clinker) génère une émission d’environ 800 kg de CO2 par tonne. C’est à cause du mode de fabrication de son composant principal, le ciment, qui provient de la cuisson de calcaire et d’argile.
En France, où 80 % des constructions neuves ont recours au béton, la question de réduire l’empreinte carbone de cette pierre liquide se pose avec urgence.
Jean-Michel TORRENTI, Directeur Scientifique du Projet National FastCarb, tente de répondre à cette question dans le podcast NetZero de Climatico :
Résumé :
Les granulats de béton recyclés (GR) sont une alternative permettant la préservation des ressources naturelles. Cependant, leurs propriétés faibles (forte porosité et fort coefficient d’absorption d’eau) impactent la durabilité des bétons qui les incorporent. D’autre part, l’industrie cimentière a une forte émission de CO2, la production du ciment représentant 5 à 8 % des émissions à l’échelle mondiale. Le stockage du CO2 est une option envisageable pour contribuer à un objectif de neutralité carbone. Cette thèse, dans le cadre du Projet National FastCarb, porte sur le traitement par carbonatation accélérée des GR dans le but de stocker du CO2. Les deux objectifs sont d’une part l’obtention de la capacité maximale de stockage de CO2 par les GR, par l’optimisation des paramètres affectant la carbonatation et le transfert de connaissances du laboratoire à l’application industrielle et, d’autre part, l’effet de la carbonatation pour l’amélioration des propriétés faibles des GR. Deux protocoles interdépendants (protocole statique et protocole dynamique) de carbonatation accélérée ont été mis en place au laboratoire, permettant une étude paramétrique propre à chaque dispositif, afin d’optimiser le taux de stockage de CO2 sur trois types de GR. Les résultats du protocole statique permettent d’optimiser le programme expérimental pour le protocole dynamique dit « montage pilote », et qui reproduit l’empilement granulaire des GR lors de l’application industrielle dans le Projet National FastCarb. Les résultats montrent premièrement que le stockage de CO2 est optimisé en jouant sur les différents paramètres et que la capacité de stockage de CO2 des GR est variable selon notamment leurs teneurs en phases carbonatables, le maximum obtenu étant de 50 g/kg. Deuxièmement, la carbonatation accélérée et le stockage de CO2 diminuent la porosité et le coefficient d’absorption d’eau des GR, par la modification de la microstructure porale des GR lors de la formation des micropores lié au comblement par les carbonates de calcium formés. Cette amélioration permettra un autre gain en CO2 en limitant le dosage en ciment nécessaire lors du recyclage.
Composition du jury :
Comment assister à la soutenance ?
Il sera possible d’assister à la soutenance sur Youtube, en direct, dès 14h. Deux liens sont mis à votre disposition