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Partout dans le monde, la culture du café imprègne la vie quotidienne, alimentant la productivité tout en générant une empreinte environnementale importante. Chaque année, l’humanité jette plus de 7 millions de tonnes de marc de café usé, une quantité qui dépasse même les flux de déchets les plus biodégradables. Une équipe de recherche de l'Université RMIT de Melbourne a transformé ce défi en opportunité, découvrant que, dans des conditions spécifiques, ces sols peuvent réellement renforcer le béton.
Leurs conclusions, publiées dans le Journal of Cleaner Production (2023), révèlent que la conversion du marc de café en biocharbon, un matériau semblable au charbon produit par pyrolyse, et son incorporation à la place d'une partie du sable dans les mélanges de béton standard donne un composite qui surpasse le béton conventionnel en termes de durabilité.
Au-delà d’une nouveauté, la découverte répond à deux préoccupations environnementales pressantes :elle détourne les déchets organiques des décharges, atténuant ainsi les émissions de méthane, et elle réduit la dépendance au sable naturel, une ressource dont l’extraction des lits des rivières et des zones côtières s’épuise rapidement. Ce double avantage pourrait ouvrir la voie à des pratiques de construction plus écologiques et à des logements plus durables.
Le béton est l'un des matériaux de construction les plus répandus au monde, mais sa fabrication représente environ 8 % des émissions mondiales de CO₂, selon une étude de l'Université de Princeton. Parallèlement, les déchets organiques tels que le marc de café se décomposent pour produire du méthane, un puissant gaz à effet de serre. En transformant ces sols en matériau de renforcement, le secteur de la construction peut simultanément réduire son empreinte carbone et limiter les émissions de méthane.
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L’équipe du RMIT a évité de simplement ajouter du marc de café brut au béton – une méthode qui offrirait peu d’avantages structurels – en soumettant d’abord les déchets à la pyrolyse. Ce processus chauffe le sol dans un environnement sans oxygène, le transformant en biocharbon doté d'une structure poreuse et de grande surface semblable au charbon de bois.
Deux températures de pyrolyse ont été testées :662°F (≈356°C) et 932°F (≈500°C). Remarquablement, le biochar produit à 662°F, lorsqu'il est utilisé pour remplacer 15 % du sable dans un mélange conventionnel, a produit un béton 29,3 % plus résistant que le témoin. Le biochar à température plus élevée (932°F) était moins efficace, soulignant l'importance d'un contrôle précis de la température pour des performances optimales.
La force accrue est attribuée à la microstructure du biochar de café. Sa surface élevée et sa porosité améliorent la liaison avec la pâte de ciment, améliorant ainsi l'adhésion interfaciale et la cohésion globale de la matrice.
Bien que la durabilité à long terme dans des conditions extrêmes, telles que les cycles de température et l’abrasion, reste à évaluer pleinement, les résultats préliminaires sont encourageants. Le professeur Jie Li, chercheur principal, note :"L'extraction continue de sable naturel des lits des rivières et des côtes impose de graves pressions environnementales. Le développement d'alternatives durables comme le biocharbon à base de café est essentiel pour maintenir un approvisionnement viable en matériaux de construction."