Un substitut de sable de ciment fabriqué directement à partir d'eau de mer, d'électricité et de CO2
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Cette étrange pâte blanche peut paraître insignifiante, mais elle pourrait contribuer à résoudre la pénurie de sable, tout en permettant au processus de fabrication du ciment de capturer le dioxyde de carbone au lieu de l'émettre. Des scientifiques de l'Université Northwestern ont fabriqué cette substance à partir d'eau de mer, d'électricité et de CO2
Le béton est le matériau artificiel le plus utilisé sur la planète – ce qui est dommage, car sa fabrication est aussi l'un des procédés les plus polluants . Pire encore, à l'échelle mondiale, il nécessite d'énormes quantités de sable , de plus en plus difficile (financièrement et écologiquement) à extraire des côtes, des fonds marins et des lits de rivières.
Un nouveau matériau discret de l’Université Northwestern pourrait contribuer à résoudre ces deux problèmes. Composé de carbonate de calcium et d'hydroxyde de magnésium dans des proportions différentes, il est assez simple à fabriquer : il suffit de prendre de l'eau de mer, de la transformer en électricité et d'y faire circuler du CO₂ .
Selon l’équipe, l’ensemble du processus est similaire à la façon dont les coraux et les mollusques construisent leurs coquilles.
Si vous souhaitez vraiment vous exercer à la réflexion, voici comment ils procèdent : deux électrodes dans le réservoir émettent un faible courant électrique qui divise les molécules d'eau en hydrogène gazeux et en ions hydroxyde. L'ajout de CO2 modifiela composition chimique de l'eau, augmentant ainsi la teneur en ions bicarbonate. Ces ions hydroxyde et bicarbonate réagissent avec d'autres ions naturels de l'eau de mer, produisant des minéraux solides qui s'accumulent au niveau des électrodes.
Le résultat final est un matériau blanc polyvalent qui non seulement stocke le carbone, mais peut également remplacer le sable ou le gravier dans le ciment, et forme également une poudre de base pour d'autres matériaux de construction comme le plâtre et la peinture.
De manière intrigante, les chercheurs ont découvert que le matériau pouvait être modifié en ajustant le débit, le moment et la durée du CO2 et l’eau de mer, ainsi que la tension et le courant de l’électricité.
En peaufinant le processus de fabrication, les chercheurs peuvent fabriquer un matériau avec des propriétés différentes pour des usages différents.
« Nous avons démontré que la production de ces matériaux nous permet de contrôler entièrement leurs propriétés, telles que leur composition chimique, leur taille, leur forme et leur porosité », a déclaré Alessandro Rotta Loria, auteur principal de l'étude. « Cela nous offre une certaine flexibilité pour développer des matériaux adaptés à différentes applications. »
Ce procédé est bien plus écologique que la méthode habituelle de fabrication de ces matériaux de construction. Non seulement il réduit la nécessité d'extraire d'énormes quantités de sable du milieu naturel, mais le seul sous-produit gazeux est l'hydrogène, qui peut lui-même être capté pour être utilisé comme combustible propre. Le CO₂ utilisé pour fabriquer le matériau pourrait même provenir des émissions de la production de ciment classique, auquel cas le procédé pourrait rendre le ciment classique plus écologique.
« Nous pourrions créer une circularité en séquestrant le CO2 directement à la source », a déclaré Rotta Loria. « Et si les usines de béton et de ciment sont situées en bord de mer, nous pourrions utiliser l'océan à proximité pour alimenter des réacteurs dédiés où le CO₂ est transformé, grâce à l'électricité propre, en matériaux utilisables pour de nombreuses applications dans le secteur de la construction. Ces matériaux deviendraient alors de véritables puits de carbone. »
Eau de mer, électricité et dioxyde de carbone… Ces intrants ne sont ni rares ni coûteux. Bien sûr, ce procédé doit faire ses preuves à l'échelle industrielle, respecter les délais commerciaux et résister à l'examen minutieux des comptables, mais il nous apparaît clairement comme une innovation au potentiel impressionnant.
Si ce substitut de sable artificiel captant le carbone s'avère moins coûteux que le transport à grande échelle de sable, il pourrait contribuer significativement à la décarbonation. Cependant, il ne produira pas à lui seul du ciment entièrement vert. C'est l'étape suivante – où le sable est broyé avec du calcaire et chauffé à plus de 1 400 °C dans un four – qui produit la majeure partie des émissions de carbone.
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adsu.202400943