Ce matériau composite écologique rend-il le béton armé superflu ?
Le secteur de la construction cherche désespérément des moyens de rendre ses activités plus respectueuses de l'environnement. Un matériau composite innovant pourrait offrir une solution à cet égard. Il permet de construire sans impact sur le climat et constitue une alternative au béton armé.
La production de ciment est considérée comme particulièrement nocive pour le climat, c’est pourquoi l’industrie de la construction cherche des alternatives pour réduire les émissions de CO2. Des chercheurs de l’Institut allemand de recherche sur les textiles et les fibres (DITF) à Denkendorf ont développé une telle alternative. Le nouveau matériau composite composé de pierre naturelle, de fibres de carbone et de biochar pourrait constituer une alternative écologique au béton armé et se distingue par son excellent bilan CO2.
Projet collaboratif DACCUSS-Pre
L’utilisation de matériaux végétaux tels que le bois, la paille ou d’autres fibres végétales comme matériaux de construction permet de fixer efficacement le carbone. Mais pour l’équipe du projet DACCUSS-Pre, le stockage à court terme ne suffit pas. Ils travaillent sur un nouveau matériau de construction appelé CFS (CarbonFaserStein), composé de fibres de carbone végétales, de biochar et de roche dure. Ce matériau de construction doit non seulement répondre à toutes les exigences techniques, mais aussi, à long terme, éliminer de l’atmosphère plus de dioxyde de carbone qu’il n’en libère lors de sa fabrication.
CFS réalise cette séquestration du carbone de trois manières différentes
La transformation de la biomasse riche en carbone, comme les algues, en fibres de carbone permet de stocker le carbone à long terme dans le matériau de construction. La roche dure du CFS contribue en outre à la fixation du CO₂. Pendant le processus de fabrication, de la poussière de pierre est produite, ce qui accélère l’altération de la roche et permet ainsi de fixer le dioxyde de carbone de l’air par des réactions chimiques dans la pierre. Le biochar, un autre matériau durable et riche en carbone obtenu à partir de parties de plantes, est utilisé comme couche d’isolation entre les dalles de pierre.
Façade de bâtiment mise en œuvre
En étroite collaboration avec la société TechnoCarbon Technologies, le projet a déjà fait des progrès considérables – un premier prototype sous la forme d’un élément de construction pour les murs d’une maison a été mis en œuvre avec succès. Celui-ci se compose des éléments mentionnés précédemment, à savoir des fibres de carbone, de la roche dure et du biochar. Deux plaques de pierre naturelle servent de parois extérieures à l’élément de construction. Les fibres de carbone renforcent les parois latérales à l’aide de tissus techniques et reprennent la charge de traction, comme l’acier d’armature dans le béton armé. Le biocarbone sert quant à lui de matériau de remplissage et agit comme un isolant efficace.
Fibres de carbone BIO à partir de matières premières
Les fibres de carbone développées au DITF de Denkendorf sont composées de lignine extraite de la biomasse. Ces fibres se distinguent par leur rentabilité due au faible coût des matières premières et par leur efficacité à fixer le carbone. Comparées aux fers à béton traditionnels, elles ne rouillent pas, ce qui prolonge leur durée de vie. Bien que leur fabrication nécessite plus d’énergie que celle de l’acier, la quantité utilisée dans la construction est si faible que le bilan global de l’énergie et des émissions de CO2 est plus positif que celui du béton armé. L’utilisation de l’énergie solaire et de la biomasse lors de la fabrication, ainsi que l’altération naturelle de la poudre de pierre, font que le bilan carbone de ce nouveau matériau de construction est même négatif. Il est donc possible de construire des bâtiments qui contribuent activement à la réduction des émissions de CO2.
Impact environnemental de la façade d’une maison
Les chercheurs de Denkendorf font part de leur enthousiasme pour le nouveau démonstrateur d’un élément de mur dans la construction de bâtiments. Celui-ci est constitué de gabbro, une pierre naturelle originaire d’Inde, qui est non seulement agréable à l’œil, mais qui présente également une grande résistance aux charges, comme le confirment les tests de charge. La couche supérieure des panneaux de pierre est fabriquée à partir de fibres de carbone biosourcées, le biochar provenant de la société renommée Convoris GmbH, connue pour ses excellentes valeurs d’isolation thermique.