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Le point sur le béton à contenu recyclé

Pour chaque tonne de ciment produit, une tonne de gaz à effet de serre s'échappe dans l'atmosphère. Une piste de solution : l'ajout de matériaux post-industriels à la composition du ciment.

Mélange à béton
Mélange à béton © www.celinelecomte.com

L’empreinte écologique du béton est très grande, il faut donc l’utiliser avec parcimonie. Aussi lorsque vous avez à en utiliser, optez pour un béton à contenu recyclé fera une grande différence environnementale. Ces bétons ne sont pas moins efficaces que le béton ordinaire, et pas plus chers! Voici un guide pour vous y retrouver dans le magazinage de votre béton recyclé.

Le béton, le ciment, le clinker... C'est quoi au juste?

Le béton

Pourquoi tant de béton? Après l’eau, le béton est la deuxième substance la plus consommée au monde. C'est en fait le matériau de construction le plus utilisé dans le monde. Pourquoi? Entre autres parce qu'il a un bon rapport coût-efficacité et qu'il résiste aux aléas du climat tout en gardant ces propriétés d’ingénierie. . Aussi parce que ne plus utiliser de béton signifierait changer radicalement nos techniques de construction : un virage difficile à imaginer.
C'est quoi? Le béton est composé de ciment (10 à 20 %), d’eau et de granulats. Une fois qu’il a atteint sa fin de vie, il peut être recyclé et réutilisé
Composition d’un béton typique : 6 % air, 11 % ciment, clinker et suppléments, 16 % eau, 26 % sable, 41 % agrégats

Impact climatique du béton. Un tonne de béton génère 80 kg de CO2 équivalent.

Le ciment

C'est quoi? Le ciment, substrat essentiel dans la composition du béton, y sert de liant.  Le ciment est fabriqué à partir de matières premières telles que le calcaire (qui donne la chaux), le schiste et le grès. Du minerai de fer, de l’aluminium et de la silice entrent aussi dans la préparation du "cru" – un précurseur farineux du ciment.
Impact climatique et écologique du ciment. La production d’une tonne de ciment émet :
  • Une tonne de CO2 dans l’atmosphère, ce qui représente 7 à 8 % des taux de CO2 au niveau mondial;
  • 3 kg de NOX, un smog qui contribue au smog urbain
  • 0,4 kg de PM10, une particule aéroportée nocive pour les voies respiratoires
La production de ciment nécessite :
  • 2 tonnes de matières premières
  • 3,7 GJ d’énergie en électricité (= 3,5 millions de Btu d’énergie ou 1029 kWh d’électricité)
En 2007, 2,7 millions de tonnes de ciment ont été produites dans le monde. Une quantité suffisante pour créer 9 milliards de mètre cube de béton. Un béton plus écologique passe donc essentiellement par un ciment plus écologique !

Le clinker

Composé produit de la fusion partielle d’un mélange de chaux, d’alumine, de silice et d’oxyde de fer par chauffage à haute température, le clinker est un produit intermédiaire de la fabrication du ciment.
Pour chaque tonne de clinker produit est associé un dégagement de 525 kg de CO2, qui équivaut à 60 % des émissions totales liées à la fabrication du ciment.

 

Vous avez bien suivi ? Le clinker sert à la fabrication du ciment, qui sert à la fabrication du béton. Comment faire pour que cette chaîne de fabrication soit moins néfaste pour l’environnement ?

En remplaçant une partie de clinker présent dans la fabrication du ciment par des sous-produits industriels. Il devient alors possible de réduire substantiellement la consommation d’énergie et de ressources, de réduire les émissions de CO2 et de réduire les impacts environnementaux négatifs liés à la production du béton. C'est la naissance du "béton à contenu recyclé"

Béton à contenu recyclé (aussi appelé béton ternaire)

Le principe

Dans la dernière décennie, l’industrie du ciment a réalisé d’importants progrès vers une réduction des émissions de gaz à effet de serre. Une de ces innovations tient de l’utilisation de sous-produits industriels (communément appelés MCS - matériaux cimentaires supplémentaires) dans la fabrication du ciment. Le béton qui en résulte est connu sous le nom de béton ternaire ou béton à contenu recyclé. Ce qui différencie ce type de béton du béton classique est qu’il peut utiliser jusqu’à 80 % d’ajouts cimentaires pour remplacer le ciment. Les ajouts cimentaires peuvent être aussi bien des pouzzolanes naturelles (comme les cendres volcaniques), que des cendres volantes, du laitier granulé de haut fourneau, des cendres de balles de riz ou de la fumée de silice. En remplaçant partiellement le clinker par ces matériaux il est possible de réduire les émissions de CO2. Si 30 % du ciment utilisé dans la production du béton était remplacé par des ajouts cimentaires, la courbe actuelle d’augmentation des émissions de CO2 provenant de la production de ciment pourrait être inversée.
 
Mieux : le béton à contenu recyclé surclasse souvent le béton classique en termes de résistance, de perméabilité, de force, de maniabilité, de durabilité et, puisque ces ajouts sont des sous-produits industriels (MCS), les coûts de construction peuvent être réduits. Le procédé a également comme avantages :
  • de dégager un air plus sain qu’avec un béton classique ;
  • d’améliorer la résistance aux sulfates ;
  • de réduire la consommation énergétique;
  • de détourner des déchets des sites d’enfouissement ;
  • d’augmenter la capacité des cimenteries.
  • Aussi, au Canada, l’utilisation de béton à contenu recyclé contribue à l'obtention de crédits LEED®.

Un exemple : le remplacement d'une partie du clincker par des cendres volantes 

L'un des ajouts cimentaires les plus couramment utilisés dans la fabrication du ciment est la cendre volante, un sous-produit des centrales électriques au charbon. L’utilisation de cendres volantes dans le béton diminue généralement la perméabilité, améliore la résistance aux sulfates et autres aspects de durabilité du béton et permet de réduire la teneur en eau nécessaire dans le mélange.
Le nombre de cendres volantes produites annuellement par les États-Unis et le Canada est de 60 millions de tonnes. À l‘heure actuelle, environ 80 % de ces cendres volantes finissent dans des décharges.

Des cimenteries québécoises qui innovent en environnement

HOLCIM JOLIETTE

Afin de produire son clinker, la cimenterie Holcim Canada, située à Joliette, utilise les cendres provenant du charbon de la centrale thermique Omnicane. De plus, un système au combustible granulaire permet à l’usine de récupérer l'énergie de divers types de déchets solides, tels que la boue séchée en provenance d'égout municipaux, les morceaux de pneus, les bardeaux d'asphalte, le bois traité et les matières plastiques. Une autre innovation de Holcim relève de leur ciment Portland au calcaire (CPC). Selon Isabelle Beaudoin, directrice en environnement chez Holcim : « À la différence du ciment Portland ordinaire, qui peut contenir jusqu'à 5 % de pierre calcaire, le ciment Portland au calcaire s'obtient par l'ajout d'une proportion de 6 % à 15 % de pierre calcaire. Le mélange produit un ciment de performance comparable à celle d'un ciment Portland ordinaire et ce, tout en produisant 10 % moins de gaz à effet de serre ». Ce béton, mieux connu sous l'accronyme GUL, est accepté par le Code du bâtiment depuis 2010. La cimenterie a reçu de nombreux prix et récompenses de l'industrie pour ses efforts visant à aider la société par la transformation des déchets en énergie, la réduction des émissions et en diminuant la consommation de ressources naturelles et des carburants fossiles. Ses réalisations sur le plan du développement durable lui ont valu un Phénix de l’environnement en 2004.

CIMENT LAFARGE

Située à St-Constant, la cimenterie Ciment Lafarge utilise, depuis 2000, un liant à base de laitier de hauts fourneau (minerai de fer issu de la fabrication de la fonte au haut fourneau) et de fumée de silice, qui remplace 10 à 15 % du ciment. La section de l’Ontario produit sa propre énergie. Leur projet : produire du chanvre, du sorgho et du maïs à croissance rapide qui pourra être utilisé comme biomasse pour faire fonctionner les usines. Et pour éviter d’utiliser les terres utiles à la production alimentaire, ils tentent de diriger leur production uniquement sur des terres marginales.

CIMENT QUÉBEC

Ciment Québec est la seule cimenterie à faire partie du réseau Écolectrique. Initié par Hydro-Québec, le réseau regroupe des entreprises qui ont un engagement exceptionnel face à l'efficacité énergétique. À ce jour, les efforts ont conduit à réduire de 5 % la consommation énergétique totale de la cimenterie.

Les bétons du futur

L’initiative CSI (Cement Sustainability Initiative) est une initiative globale qui tente de réduire les effets néfastes de leur industrie sur l’environnement.
L’industrie du ciment met l’emphase sur des innovations telles que :
  • Des bétons ultra performants qui permettront de construire des bâtiments plus légers, plus solides et plus durables avec moins de matériaux;
  • Des ciments photo-catalytiques qui lient les composés tels que le nitrogène et les oxydes de sulfure. Les sels insolubles ainsi formés participent à réduire la pollution urbaine;
  • Des bétons poreux qui permettent à l’eau de s’introduire dans la chaussée. La nappe phréatique peut alors se recharger, ce qui limite les besoins en égouts.
  • Un procédé de solidification/stabilisation (s/s). Cette méthode commune de traitement et de réaménagement des sites contaminés consiste à incorporer du ciment Portland à la matière intoxiquée. Le ciment réagit alors chimiquement avec les constituants dangereux, qui se solidifient ne s’échappent pas dans l’environnement. Le procédé permet de traiter et de contenir sur place un sol contaminé, et donc, de protéger les collectivités environnantes et les ressources hydriques. Par ailleurs, l’Environmental Protection Agency (EPA) a désigné la s/s au ciment comme étant la meilleure technologie disponible à l’égard de 50 déchets énumérés dans la RCRA.

Le béton naturel, sans ciment

Composé de gravier, de sable, d’argile, de calcaire et d’eau (et parfois de chanvre) le béton naturel ne dégage pas de composés organiques volatils (COV). Toutefois, puisqu’il ne contient pas de ciment, ce béton ne peut servir de structure. Il sera plutôt utilisé comme finition, pour les planchers, ou comme élément décoratif.
 

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