Des cendres volantes purifiées pour produire du béton plus résistant et plus écologique

Dans le secteur de la construction, la production de ciment pour la fabrication de béton est un processus très polluant. Ce dernier génère en effet de grandes quantités de gaz à effet de serre. Dans le but de rendre le béton plus écologique, des ingénieurs ont essayé de remplacer le ciment avec des cendres volantes. Aujourd’hui, une nouvelle technique permet de rendre ces cendres elles-mêmes écologiques, et le résultat est un béton plus résistant et moins nocif pour l’environnement.

La production du ciment de type Portland implique de chauffer le calcium et d’autres ingrédients à des températures très élevées. Toutefois, selon les estimations, les processus de génération de la chaleur sont responsables de 5 à 8 % de toutes les émissions de CO2 humaines. C’est la raison pour laquelle on a essayé de remplacer une partie du ciment utilisé pour le béton avec des cendres volantes.

Ciment avec cendres volantes
Crédits Tour lab/Rice University

L’utilisation des cendres volantes

Les cendres volantes sont des déchets issus de la combustion du charbon. Elles possèdent des qualités similaires à celles du ciment, mais elles contiennent des métaux lourds toxiques. Ainsi, si du béton fait avec ces cendres est utilisé pour fabriquer des routes ou des trottoirs, il est possible que les produits toxiques se retrouvent peu à peu dans l’environnement.

Comme solution à ce problème posé par l’utilisation des cendres volantes, des scientifiques du Rice University au Texas ont développé une technique qui permet de se débarrasser des métaux lourds.

La première étape du processus consiste à mélanger les cendres volantes avec de la poudre noire de carbone conductrice d’électricité. L’étape suivante utilise la technique connue sous le nom de Flash Joule Heating. Le mélange est placé entre deux électrodes de cuivre ou de graphite connectées à un condensateur. Ces électrodes vont envoyer une courte impulsion électrique dans le matériau, et cela va provoquer une augmentation rapide de la température du mélange jusqu’à environ 3000°C. La chaleur intense va transformer les métaux lourds en vapeur qui va être capturée dans une chambre à vide.

Les avantages de la technique

D’après les explications de Bing Deng, chercheur postdoctoral et co-auteur de l’étude, en utilisant cette méthode, on peut éliminer les métaux lourds se trouvant dans les cendres volantes du charbon de manière très efficace. Deng a ajouté que pour les différents métaux lourds comme l’arsenic, le cadmium, le cobalt, le nickel, ou encore le plomb, l’efficacité de l’extraction est de 70 à 90 % en seulement une seconde.

L’utilisation des cendres volantes purifiées présente un autre avantage. Le béton produit est plus résistant que celui fabriqué avec du ciment pur. Au cours des tests, les scientifiques ont remplacé 30% du ciment du mélange de béton avec des cendres volantes. Le produit obtenu est 51% plus résistant et 28% plus élastique que les échantillons de contrôle.

Pour Wei Meng, co-auteur de l’étude, ces résultats signifient beaucoup pour l’ingénierie structurelle et l’industrie de la construction puisque des structures plus résistantes peuvent être construites avec moins de ciment.

SOURCE: New Atlas

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