Les conducteurs suisses usent d'innombrables pneus. Au lieu de les incinérer, ils pourraient être réutilisés localement :L'asphalte de divers pays contient depuis longtemps du caoutchouc provenant de pneus usagés. L'Empa et ses partenaires industriels adoptent cette idée pour des applications potentielles en Suisse.

Les navetteurs qui se plaignent du stress de la circulation devraient regarder par terre de temps en temps. Et rassurez-vous en réalisant que cela pourrait être pire, bien pire :l'asphalte supporte une chaleur torride, le stress du froid et beaucoup de pression d'en haut. Il devrait également être aussi silencieux que possible et à l'avenir, bien sûr, plus respectueux de l'environnement.

Composé d'un mélange de roche chaude et du liant bitume à environ 160 degrés, l'asphalte génère beaucoup de CO 2 émissions—à travers la production, les longs trajets de transport et le pavage. Pour améliorer son empreinte environnementale, vieil asphalte, qui peut déjà être recyclé, sera utilisé à grande échelle dans les nouvelles chaussées à l'avenir. De plus, du béton recyclé ou d'autres matières résiduelles, comme des pneus de voiture usagés, dont il y en a en abondance en Suisse, peuvent y être « éliminés ».

Un projet Innosuisse dirigé par le laboratoire Béton et asphalte de l'Empa a exploré les avantages que cette idée pourrait avoir en Suisse. Spécifiquement, les particules de caoutchouc peuvent-elles remplacer les polymères dans le bitume modifié aux polymères pour l'asphalte lourd ? Après tout, des composés tels que le styrène-butadiène-styrène largement utilisé confèrent à la chaussée plus de plasticité, une meilleure récupération et une durée de vie plus longue.

Le projet s'est concentré sur la mise en œuvre pratique de la technologie :après quelques tests préliminaires, les mélanges d'asphalte pour les expériences ont été produits par les fabricants FBB et Weibel AG. La conception du mélange était basée sur l'asphalte semi-sens standard SDA 4-12, une couche de surface à faible bruit en raison de sa teneur élevée en vides d'air. L'AC B 22 H est ce qu'on appelle une couche de liant qui est placée sous la couche de surface, dans ce cas actuellement avec 30 pour cent d'asphalte recyclé. Les granulés de caoutchouc sélectionnés provenaient également de Suisse, du fabricant Tire Recycling Solutions (TRS) à Préverenges dans le canton de Vaud.

Humide ou sec?

L'asphalte en caoutchouc peut être produit en utilisant deux méthodes différentes. Dans la méthode "humide", les granulés de caoutchouc sont ajoutés au bitume chaud; puis le mélange est mélangé avec l'agrégat défini-sable et gravier de différentes tailles, selon la chaussée. Le hic, c'est que le mélange bitume-caoutchouc devient moins visqueux avec le temps et que le caoutchouc commence à se décomposer; il ne peut être traité que pendant environ 48 heures. Dans le processus "à sec", d'autre part, les particules de caoutchouc ruissellent d'abord dans le mélange d'agrégats chauffé. Le bitume est ajouté plus tard. Parce que les fabricants suisses sont préparés à cela, cette voie a été choisie.

L'expérience du fabricant de matériaux de construction FBB à Bauma est jusqu'à présent positive. "Aucun problème, " dit Christian Gubler, président du directoire, "c'était facile." Les particules ont été projetées à travers un volet dans le mélange d'agrégats, dans des sacs qui se dissolvent à haute température. "Comme nous le faisons lorsque nous ajoutons des colorants, par exemple, pour l'asphalte rouge, " explique Gubler. Chez Weibel AG, société bernoise, il n'y a pas eu non plus de difficultés. " La manipulation s'est déroulée sans problème, " dit Samuel Probst, responsable des matériaux de construction bitumineux et des usines de chaussées.

Stress tests sous eau, froid et pression

Une équipe de l'Empa dirigée par la spécialiste de l'asphalte Lily Poulikakos a examiné les produits finaux de la micro à la grande échelle. En plus des tests standards de teneur en bitume et de vides d'air, des images au microscope électronique ont montré si et comment les particules de caoutchouc se dissolvent et se répartissent dans la matrice d'asphalte.

Dans l'essai de traction par fendage, des échantillons d'essai ont été éclatés sous pression par le dessus - un humide et un sec - pour déterminer leur sensibilité à l'eau. Des tests de déchirure à moins 12 degrés ont montré comment le matériau se comporte dans des conditions hivernales froides. Finalement, le facteur trafic :dans le test "Hamburg Wheel Tracking", échantillons dans de l'eau chaude à 50 degrés ont enduré 10, 000 passages d'une roue en acier pesant un bon 70 kilogrammes, un test difficile pour l'orniérage. Le simulateur de l'Empa visait dans la même direction :il a soumis des revêtements de 1,20 mètre de long à 60, 000 courses de pneus lents avec des charges élevées pendant huit heures.

Les analyses ont montré que ce sont les détails qui comptent. Par exemple, le temps optimal entre le mélange et l'installation sur la route dépend fortement du type et de la quantité de granulés de caoutchouc. En comparaison avec le bitume polymère bien connu, les enrobés bitumineux à 0,7 ou 1 % de caoutchouc remplissaient les exigences dans la plupart des cas. La résistance à la fissuration due au froid était significativement plus élevée avec un pour cent de caoutchouc qu'avec le bitume polymère. En termes de sensibilité à l'eau, les matériaux de construction répondaient aux exigences suisses, à une exception près. Et dans le simulateur de charge de pneus de l'Empa, des ornières petites mais plus profondes sont apparues dans les asphaltes caoutchouteux que dans les chaussées en bitume polymère.

La conclusion :Malgré quelques inconvénients, l'asphalte caoutchouteux a finalement répondu aux exigences. « Il est tout à fait approprié pour d'autres investigations pour une utilisation dans la construction de routes, " résume le chercheur de l'Empa Poulikakos. Le fabricant TRS est également satisfait des résultats :" Nous avons maintenant une confirmation professionnelle, " dit Sonia Megert, Président directeur général. "Ce fut une très bonne collaboration. L'Empa a rapidement trouvé une solution à chaque problème."

Bien sûr, tous les partenaires sont conscients que ce n'est qu'une première étape. Malgré tous les efforts, le laboratoire ne correspond pas aux conditions réelles, explique Poulikakos. Les expériences donnent une impression détaillée, mais comment des années d'exposition vont se dérouler dans la réalité " est une autre affaire, ", dit le spécialiste. "La vérité se trouve finalement sur la route."

Trois parcours d'essai

D'autres étapes ont déjà eu lieu. Dans les cantons du Jura et de Vaud, Weibel AG a construit deux sections d'essai sur des routes cantonales en utilisant de l'asphalte en granulés de caoutchouc. "Un asphalte rugueux sur une route avec une charge moyenne, " explique Samuel Probst, "et une surface asphaltée sur une route avec une charge relativement élevée. Après tout, ils étaient censés être de véritables tests d'endurance."

Contrairement aux expériences précédentes avec le processus de production "humide", le pavage s'est déroulé "de manière parfaitement fluide, " selon le responsable en charge. Sur place, les ouvriers n'ont eu à supporter aucune odeur de caoutchouc chauffé, et la consistance et la maniabilité de l'asphalte étaient comparables à celles d'un asphalte modifié aux polymères. Certes, il ne montrera son vrai caractère qu'après des années. Le pavage a eu lieu l'été dernier; la chaussée en est donc encore à ses balbutiements.

Tout comme un autre asphalte d'essai, qui a été posée comme couche supérieure à une intersection très fréquentée à Zurich. Ses valeurs de laboratoire ne faisaient aucun doute :lorsque le bitume était testé en dureté avec une aiguille pénétrante, les résultats fluctuaient énormément et étaient parfois bien au-dessus des valeurs cibles. "Cela suggère qu'il pourrait être trop mou, " dit le spécialiste des chaussées Martin Horat du bureau de génie civil de la ville de Zurich. " Voyons s'il y a des déformations lorsqu'il fait chaud en été. "

Hans-Pierre Beyeler, directeur de l'association "Eurobitume" en Suisse, n'est pas particulièrement inquiet, bien que. "J'en ai déjà entendu parler. Je ne m'en soucierais pas pour le moment, " dit l'expert, qui a précédemment travaillé pendant près de 13 ans en tant que spécialiste des chaussées à l'Office fédéral des routes (Astra). Lorsque le caoutchouc et le bitume sont mélangés, un nouveau matériau est créé ; son comportement ne correspond plus aux ingrédients d'origine. Son évaluation :« Le test de l'aiguille peut tout simplement ne pas fournir d'informations utiles.

De sa propre expérience, Beyeler comprend qu'il y a aussi une résistance dans l'industrie à l'asphalte comme « vide-ordures » pour les matériaux recyclés et un scepticisme à l'égard du caoutchouc sur la route. Il y a une quinzaine d'années, il a vu comment un essai sur l'A1 dans le canton d'Argovie avec du bitume modifié au caoutchouc, ajouté sous forme de granulés, s'est complètement mal passé :le matériau n'était pas suffisamment dissous dans le mélange; grumeaux formés dans l'asphalte. Dans le trottoir, ils s'étendent à la surface; ils ont dû être percés et remplis d'asphalte coulé.

La vérité est dans la rue

Il s'est passé beaucoup de choses depuis, cependant, alors pourquoi ne pas réessayer, Beyeler pense. Après tout, il y a une bonne expérience, non seulement aux États-Unis, où la technologie est en pratique depuis longtemps, mais aussi en Bavière. Là, les enrobés caoutchoutés font déjà partie de la réglementation en matière de construction, c'est-à-dire état de l'art. Les avantages, en particulier pour les couches de surface poreuses :résistance à l'abrasion plus élevée, une oxydation plus lente du bitume dans les nombreux vides d'air et donc une fragilisation retardée. En bref :une durée de vie plus longue.

Dans tous les cas, il y aurait assez de matière première. Vers 70, 000 tonnes de pneus usagés sont produites en Suisse chaque année. Une petite partie est recyclée, mais la majorité est utilisée thermiquement - dans les usines d'incinération des déchets et, en grande partie, dans les cimenteries, où les pneus remplacent le charbon comme combustible et améliorent ainsi le CO 2 équilibre.

Un bénéfice pour le climat ?

Le chercheur de l'Empa, Zhengyin Piao, étudie l'impact environnemental de l'utilisation de vieux pneus sur les chaussées dans le cadre de son doctorat. thèse en coopération avec l'Institut d'ingénierie environnementale de l'ETH Zurich. Piao a analysé l'ensemble du cycle de vie de deux trottoirs chuchotants avec de l'asphalte en caoutchouc. Ses calculs basés sur un modèle d'un tronçon de route d'un kilomètre montrent que ces chaussées ont des performances similaires à celles du bitume polymère en termes de consommation d'énergie. Mais ils produisent beaucoup moins de CO 2 émissions—principalement à cause des polymères contenus dans le produit conventionnel.

Les granulés de caoutchouc dans les routes contribueraient-ils donc à la protection du climat ? Réponse de Piao :ça dépend. En Suisse, les cimenteries économisent tellement de CO 2 émissions en brûlant de vieux pneus qui, globalement, l'asphalte avec du caoutchouc est un peu moins performant qu'avec des polymères. Mais si les cimenteries réussissent, comme prévu, en réduisant leur CO 2 encore plus d'émissions dans les années à venir voire en les neutralisant partiellement avec des technologies de captage du carbone, y compris le stockage souterrain, les cartes seraient rebattues - peut-être en faveur de l'asphalte en caoutchouc ...

Que l'idée fasse son chemin en Suisse dépend, bien sûr, sur le marché. Ils ont un avantage, dit l'expert Samuel Probst du fabricant Weibel AG :Au moins pour le moment, ils sont moins chers que les bitumes polymères. Néanmoins, il reste prudent :« Si les sections tests évoluent positivement sur le long terme, " il dit, "Je pourrais imaginer qu'un marché se développera un jour pour cela."

Focus sur les polluants

Pour évaluer les risques pour la santé des additifs de caoutchouc dans l'asphalte routier, Les chimistes du laboratoire Advanced Analytical Technologies de l'Empa ont examiné de près les composants présentant un potentiel de risque. Les résultats d'essais de lixiviation simulant les effets d'un orage ont montré que les niveaux d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), qui peut causer le cancer, sont plus faibles dans le caoutchouc que dans l'asphalte. Pour les métaux lourds, le zinc servait d'élément plomb; très peu a été lavé. Le plomb et d'autres métaux lourds nocifs n'étaient présents qu'en traces inoffensives.

L'équipe de l'Empa a également découvert que les benzothiazoles nocifs, qui accélèrent la vulcanisation dans la production de pneumatiques, ont été rejetés dans l'environnement rapidement et à des doses relativement élevées. Le conseil des experts :éliminer ces composés avant d'installer les particules de caoutchouc, par exemple en les lavant à l'eau, qui peuvent ensuite être éliminés correctement.