La production de ciment représente jusqu'à neuf pour cent des émissions anthropiques mondiales de dioxyde de carbone, selon le Conseil mondial des entreprises pour le développement durable. Sabbie Miller, professeur adjoint au Département de génie civil et environnemental, vise à changer cela en trouvant d'autres moyens de fabriquer du ciment ou de le remplacer complètement.

Les gens utilisent le ciment comme matériau de construction depuis des milliers d'années. Mélangé avec de l'eau et des fragments de roche, il forme du béton pour les bâtiments, autoroutes et ponts.

La fabrication du ciment consiste à chauffer du calcaire et de l'argile à 1450 °C (2640°F), qui à la fois consomme de l'énergie et libère du dioxyde de carbone. Le processus nécessite également de grandes quantités d'eau douce. Pourtant, la raison pour laquelle le ciment joue un rôle si important dans les émissions de dioxyde de carbone se résume à la grande quantité de béton coulé dans le monde.

"C'est le reflet de l'évolution de la société et de la construction de plus d'infrastructures, ", a déclaré Miller.

Meunier, qui siège au comité de durabilité de l'American Concrete Institute, concentre ses recherches sur trois domaines :Matériaux alternatifs au ciment conventionnel, moyens de remplacer ou de réduire la quantité de ciment dans le béton, et les approches d'ingénierie qui ciblent les stratégies d'atténuation souhaitées pour réduire les impacts environnementaux du ciment et du béton.

« J'ai découvert que la conception structurelle et l'ingénierie des matériaux se rejoignent rarement - si l'ingénieur en structure dit que j'ai besoin d'un béton de 25 MégaPascal (standard), personne ne dit jamais puis-je reconcevoir la structure afin que je puisse m'en tirer avec moins, mais du béton à plus haute résistance, " elle a dit.

Une étude récente de Miller et ses collègues publiée dans Matériaux naturels décrit comment le domaine de la recherche durable évolue; de petits changements avec des méthodes facilement applicables pourraient réduire considérablement les émissions mondiales de gaz à effet de serre provenant de la production de béton d'environ 20 %, elle argumente. Miller a également exploré les impacts environnementaux moins communément considérés dans la production de béton, comme la demande en eau, et a montré que la production de ce matériau entraîne environ 20 % de la consommation mondiale d'eau industrielle.

Il existe une large gamme de matériaux alternatifs qui pourraient être utilisés pour fabriquer du ciment avec moins d'énergie, ou pour remplacer le ciment dans le béton. Miller veut savoir comment ces alternatives affectent les propriétés structurelles et thermiques du béton et du ciment. Comment se comparent-ils aux matériaux conventionnels? Combien de temps vont-ils durer et que se passe-t-il lorsqu'ils tombent en panne ? Quelles matières premières sont nécessaires pour les produire et quel impact cette production a-t-elle sur l'environnement ?

Pour certaines applications, il pourrait être possible d'utiliser moins d'un matériau alternatif tout en réduisant les impacts environnementaux en améliorant la résistance et la durabilité globales d'une structure.

« La longévité pourrait réduire la demande de matériaux associés au remplacement et à la maintenance, ", a déclaré Miller.

Sans relâchement de la demande mondiale de béton, il existe de nombreuses possibilités de réduire l'impact sur les matières premières, consommation d'énergie, demande en eau, et les émissions de dioxyde de carbone.

"C'est le bord même d'un océan de recherche, ", a déclaré Miller.