L'un des principaux contributeurs au changement climatique est juste sous vos pieds, et sa transformation pourrait être une solution puissante pour empêcher les gaz à effet de serre de pénétrer dans l'atmosphère.

La production de ciment, l'élément de liaison dans le béton, représentaient 7 % des émissions mondiales totales de dioxyde de carbone en 2018. Le béton est l'une des ressources les plus utilisées sur Terre, avec environ 26 milliards de tonnes produites chaque année dans le monde. Cette production ne devrait pas ralentir avant au moins deux décennies.

Compte tenu de l'ampleur de l'industrie et de ses émissions de gaz à effet de serre, les technologies capables de réinventer le béton pourraient avoir des impacts profonds sur le changement climatique.

En tant qu'ingénieurs travaillant sur des questions d'infrastructure et de construction, nous avons conçu la prochaine génération de technologie du béton qui peut réduire l'empreinte carbone de l'infrastructure et augmenter la durabilité. Cela inclut le CO 2 -Béton infusé qui emprisonne les gaz à effet de serre et peut être plus solide et même pliable.

L'industrie est mûre pour un changement radical, en particulier avec l'administration Biden promettant d'investir gros dans des projets d'infrastructure et de réduire les émissions américaines en même temps. Cependant, mettre du CO 2 travailler le béton à grande échelle de manière à réduire drastiquement les émissions, toutes ses émissions associées doivent être prises en compte.

Repenser le béton

Le béton est composé de granulats, principalement de roches et de sable, ainsi que de ciment et d'eau.

Parce qu'environ 80% de l'empreinte carbone du béton provient du ciment, les chercheurs ont travaillé pour trouver des matériaux de substitution.

Les sous-produits industriels tels que les scories de fer et les cendres volantes de charbon sont maintenant fréquemment utilisés pour réduire la quantité de ciment nécessaire. Le béton résultant peut avoir des émissions considérablement plus faibles en raison de ce changement. Liants alternatifs, comme l'argile calcaire calcinée, peut également réduire l'utilisation de ciment. Une étude a révélé que l'utilisation de calcaire et d'argile calcinée pouvait réduire les émissions d'au moins 20 % tout en réduisant les coûts de production.

Outre le développement de ciments mélangés, les chercheurs et les entreprises se concentrent sur les moyens d'utiliser le CO capturé 2 comme ingrédient dans le béton lui-même, l'enfermer et l'empêcher d'entrer dans l'atmosphère. CO 2 peuvent être ajoutés sous forme de granulats ou injectés lors du malaxage. Durcissement par carbonatation, également connu sous le nom de CO 2 guérir, peut également être utilisé après la coulée du béton.

Ces processus transforment du CO 2 d'un gaz à un minéral, créer des carbonates solides qui peuvent également améliorer la résistance du béton. Cela signifie que les structures peuvent avoir besoin de moins de ciment, réduire la quantité d'émissions associées. Des entreprises telles que CarbonCure et Solidia ont développé des technologies pour utiliser ces procédés pour le béton coulé sur les chantiers et dans le béton préfabriqué, comme les parpaings et autres matériaux de construction.

A l'Université du Michigan, nous travaillons sur des composites qui produisent un matériau en béton pliable qui permet de plus mince, des structures moins fragiles qui nécessitent moins de ferraillage, réduire davantage les émissions de carbone associées. Le matériau peut être conçu pour maximiser la quantité de CO 2 il peut stocker en utilisant des particules plus petites qui réagissent facilement avec le CO 2 , le transformer en minéral.

Le CO 2 -le béton pliable à base peut être utilisé pour les bâtiments généraux, infrastructures hydrauliques et énergétiques, ainsi que les infrastructures de transport. Du béton pliable a été utilisé dans la tour Kitahama de 61 étages à Osaka, Japon, et dalles de pont routier à Ypsilanti, Michigan.

Le défi des émissions du cycle de vie

Ces technologies de pointe peuvent commencer à réduire l'empreinte carbone des infrastructures en béton, mais des barrières existent toujours.

Dans une étude publiée le 8 février, trois d'entre nous ont examiné les émissions du cycle de vie de la perfusion de CO 2 dans le béton et a constaté que les estimations ne tenaient pas toujours compte des émissions de CO 2 Capturer, transport et utilisation. Avec des collègues, nous avons mis au point des stratégies pour garantir que le traitement au carbone présente un avantage considérable en termes d'émissions.

Globalement, nous recommandons de développer un CO standard 2 protocole de cure. Des expériences en laboratoire montrent que le CO 2 le durcissement peut améliorer la résistance et la durabilité du béton, mais les résultats varient selon les procédures de cure et les mélanges de béton spécifiques. La recherche peut améliorer les conditions et le calendrier des étapes du processus de cure pour augmenter les performances du béton. L'utilisation d'électricité, la plus grande source d'émissions pendant le durcissement, peut également être réduite en rationalisant le processus et éventuellement en utilisant la chaleur résiduelle.

Mélanges de béton avancés, béton cintrable en particulier, commencent déjà à résoudre ces problèmes en augmentant la durabilité.

Fusionner les infrastructures et la politique climatique

En 2020, un large éventail d'entreprises ont annoncé des mesures pour réduire leurs émissions. Cependant, Les politiques d'investissement et d'approvisionnement du gouvernement sont encore nécessaires pour transformer l'industrie de la construction.

Les collectivités locales font les premiers pas. Des règles et des projets de "béton à faible teneur en carbone" pour réduire la quantité de ciment dans le béton ont vu le jour dans tout le pays, y compris dans le comté de Marin, Californie; Hastings-sur-Hudson, New York; et un pilote de trottoir à Portland, Oregon.

A New York et au New Jersey, les législateurs ont proposé des politiques au niveau de l'État qui offriraient des remises de prix dans le processus d'appel d'offres aux propositions présentant les émissions de béton les plus faibles. Ces politiques pourraient servir de modèle pour réduire les émissions de carbone provenant de la production de béton et d'autres matériaux de construction.

Nationalement, l'effondrement des infrastructures gérées par le gouvernement fédéral est une crise qui ne cesse de s'aggraver. L'administration Biden pourrait commencer à s'attaquer à ces problèmes, ainsi que le changement climatique, et créer des emplois grâce à un programme d'infrastructure stratégique.

Le secrétaire aux Transports Pete Buttigieg a récemment déclaré qu'il y avait « d'énormes opportunités de création d'emplois, l'équité et la réalisation du climat lorsqu'il s'agit de faire progresser les infrastructures américaines. » Des politiques qui élèvent le béton à faible émission de carbone à une solution climatique à l'échelle nationale pourraient suivre.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.