Chercheurs à l'Institut des sciences industrielles, une partie de l'Université de Tokyo, ont développé une nouvelle méthode de production de béton sans ciment. Ils ont directement lié des particules de sable via une simple réaction dans l'alcool avec un catalyseur. Cela peut aider à la fois à réduire les émissions de carbone et à construire des bâtiments et des structures dans les régions désertiques, même sur la Lune ou sur Mars.

Le béton se compose de deux parties :le granulat (généralement constitué de sable et de gravier) et le ciment (responsable de 8% du total mondial de CO 2 émissions). Bien qu'il y ait une énorme quantité de sable dans le monde, la disponibilité de sable pour la production de béton est assez limitée car les particules de sable doivent avoir une distribution granulométrique spécifique pour assurer la fluidité du béton.

"Concrètement, le ciment est utilisé pour lier le sable et le gravier. Certains chercheurs étudient comment plus de ciment peut être remplacé par d'autres matériaux, tels que les cendres volantes et les scories de haut fourneau, pour réduire le CO 2 émissions, mais cette approche n'est pas durable car l'approvisionnement de ces matériaux diminue en raison de l'utilisation réduite des systèmes d'énergie thermique et de l'utilisation accrue de l'acier à four électrique, " explique Yuya Sakai, auteur principal. Par conséquent, une nouvelle approche est nécessaire pour produire du béton à partir de matériaux inépuisables avec une charge environnementale moindre. "Les chercheurs peuvent produire du tétraalcoxysilane à partir de sable par réaction avec de l'alcool et un catalyseur en éliminant l'eau, qui est un sous-produit de la réaction. Notre idée était de laisser l'eau déplacer la réaction d'avant en arrière du sable au tétraalcoxysilane, pour lier les particules de sable les unes aux autres."

Les chercheurs ont placé une tasse en feuille de cuivre dans un réacteur avec du sable et des matériaux, et fait varier systématiquement les conditions de réaction, comme les quantités de sable, de l'alcool, catalyseur, et agent de déshydratation; la température de chauffage; et le temps de réaction. Trouver la bonne proportion de sable et de produits chimiques était essentiel pour obtenir un produit suffisamment résistant.

"Nous avons obtenu des produits suffisamment solides avec, par exemple, sable de silice, des billes de verre, sable du désert, et du sable de lune simulé, ", déclare le deuxième auteur Ahmad Farahani. "Ces résultats peuvent favoriser une évolution vers une industrie de la construction plus verte et plus économique partout sur Terre. Notre technique ne nécessite pas de particules de sable spécifiques utilisées dans la construction conventionnelle. Cela aidera également à résoudre les problèmes du changement climatique et du développement spatial. »

En outre, le produit est susceptible d'avoir une meilleure durabilité que celui du béton conventionnel car la pâte de ciment, qui est relativement faible contre les attaques chimiques et présente de grands changements de volume dus à la température et à l'humidité, n'est pas inclus dans le produit.

L'ouvrage sera publié dans Seisan Kenkyu , Vol. 75, 2021 en tant que "Production de corps durci par liaison directe de particules de sable".