Comment fonctionne le ciment négatif en carbone

Le téléphone du siège londonien de Novacem Limited sonne en permanence. Et vraiment, il n'est pas difficile de voir pourquoi. Novacem, qui est né de recherches menées à l'Imperial College de la capitale du Royaume-Uni et qui est toujours hébergé à l'université, développe un ciment qui, selon lui, sera négatif en carbone - ce qui, comme son nom l'indique, signifie que le ciment s'imprègne réellement plus de dioxyde de carbone que ce qui est émis lors de sa production. D'où tous les appels téléphoniques de constructeurs soucieux de l'environnement.

« Les gens adorent l'idée et nous appellent tout le temps pour nous dire : « Nous construisons ceci ou cela ; puis-je obtenir le ciment ? » déclare John Prendergast, directeur de la stratégie et de la planification de Novacem. Cependant, pas une seule personne qui a cherché avec impatience le ciment de Novacem n'a raccroché le téléphone avec plaisir. "Malheureusement, ce n'est pas le genre de projet que l'on peut faire du jour au lendemain", déclare Prendergast. "Il y a beaucoup de science derrière cela et encore plus à faire." Prendergast dit que Novacem espère avoir un produit pilote terminé d'ici 2014.

Novacem n'est qu'une des nombreuses entreprises mondiales - dont Calera en Californie et Carbon Sense Solutions au Canada - qui répondent à ce type d'appels et, du moins pour le moment, refusent les gens. Mais le fait qu'il y ait tant d'intérêt pour le ciment vertest une bonne indication de la raison pour laquelle une multitude d'entreprises et de chercheurs tentent d'en faire une réalité. Et le marché pourrait être potentiellement énorme, car, franchement, le ciment Portland standard - qui, lorsqu'il est mélangé avec de l'eau et d'autres matériaux, durcit en béton, le matériau de construction omniprésent - est si nocif pour l'environnement. En effet, la production de ciment représente à elle seule 5 % des émissions de dioxyde de carbone générées par l'homme, dépassées seulement par quelques coupables très évidents, notamment la combustion de combustibles fossiles pour la production d'électricité, le transport et la fabrication de fer et d'acier [source : Rosenwald ]. Ce pourcentage pourrait également facilement augmenter, alors que la Chine et l'Inde poursuivent leur industrialisation rapide et leur boom de la construction.

De toute évidence, alors, remplacer le ciment crachant du carbone par un substitut qui réduit réellement les émissions serait un énorme avantage. Lisez la suite pour en savoir plus sur les différentes approches pour aborder cette très grande tâche.

Avant d'aborder la démarche de Novacem et d'autres cimentiers respectueux de l'environnement, examinons comment est fabriqué le vieux ciment Portland ordinaire. Et par vieux, nous entendons vraiment vieux : le procédé de fabrication du ciment Portland a été découvert au début des années 1800 par un tailleur de pierre anglais et est resté essentiellement le même depuis [source : Schenker ]. En un mot, les 3 milliards de tonnes de ciment qui se transforment chaque année en 30 milliards de tonnes de béton sont produits en extrayant d'abord du calcaire, composé principalement de restes d'animaux marins [source : Schenker ].

Transformer les coquilles séculaires des créatures marines qui composent le calcaire en ciment fait deux choses qui conduisent à des émissions de carbone substantielles. Tout d'abord, le calcaire doit être chauffé à une température de plus de 2 500 degrés Fahrenheit (1 371 degrés Celsius) pour le transformer en ciment, une procédure qui nécessite évidemment la consommation d'une grande quantité de combustibles fossiles [source : Prendergast ]. Dans le même temps, le calcaire libère une quantité importante de carbone - le carbonate de calcium est incrusté dans le calcaire - lorsqu'il est chauffé à des températures aussi élevées. Au total, l'approche traditionnelle de fabrication du ciment Portland émet près de 1 800 livres (816 kilogrammes) de dioxyde de carbone pour chaque tonne de ciment fabriquée [source : Schenker]. Selon de nombreux scientifiques, ces émissions de carbone accrues entraînent à leur tour un réchauffement du climat de la Terre et une foule d'effets néfastes, tels que des conditions météorologiques plus extrêmes, la fonte des glaciers et l'élévation du niveau de la mer .

En revanche, les entreprises qui créent du ciment négatif en carbone utilisent des matières premières différentes et moins d'énergie. Bien que le processus exact et les ingrédients soient exclusifs, voici ce que Novacem révélera : plutôt que d'utiliser du calcaire, l'entreprise s'appuie sur ce que l'on appelle des silicates de magnésium, qui proviennent de l'olivine, du talc et de la serpentine. Il est important de noter que les silicates de magnésium ne contiennent pas de carbone, ce qui signifie qu'il n'y a pas d'émissions lorsqu'ils sont chauffés. Il y a un autre avantage à utiliser des silicates de magnésium au lieu du calcaire comme matière première : ils n'ont besoin d'être chauffés qu'à environ la moitié de la température du calcaire pour produire du ciment. Une température plus basse, bien sûr, signifie que moins de combustibles fossiles sont nécessaires pour que le processus fonctionne - et que moins d'émissions sont produites en cours de route.

Il y a un autre aspect dans le processus de fabrication du ciment de Novacem qui le fait passer d'un niveau d'émissions moins nocives à un bilan carbone négatif. Afin de faire durcir tous les ingrédients en ciment, Novacem ajoute des carbonates de magnésium, qui sont produits en combinant du dioxyde de carbone et quelques autres ingrédients. Bien que ce soit un peu compliqué, la vérité est la suivante : l'ajout de dioxyde de carbone au ciment qui serait autrement émis dans l'atmosphère le rend négatif en carbone. En effet, Novacem estime que chaque tonne de ciment produite pourrait en réalité absorber un dixième de tonne de dioxyde de carbone [source : Rosenwald ].

Avec le soutien du gouvernement britannique et de Laing O'Rourke, l'une des plus grandes entreprises de construction du pays, Novacem est probablement l'entreprise la plus en vue dans le domaine du ciment à bilan carbone négatif. Mais, comme mentionné à la page précédente, ce n'est pas le seul. En Californie, par exemple, une société appelée Calera a également reçu le soutien du ministère fédéral de l'Énergie et de l'éminent capital-risqueur Vinod Khosla pour ses efforts. Essentiellement, ce que Calera fait, c'est littéralement prendre les émissions de dioxyde de carbone rejetées par une centrale électrique et les mélanger avec de l'eau et d'autres ingrédients afin de fabriquer des carbonates qui entrent dans le ciment. Calera a déjà une opération pilote en Californie et, en 2011, a annoncé un arrangement pour construire une cimenterie à côté d'une centrale à charbon en Chine.

Lisez la suite pour voir quelle différence le ciment négatif en carbone pourrait faire - et quels défis existent pour qu'il devienne omniprésent.

Bien que les efforts de recherche de Novacem n'aient pas encore produit de ciment réellement utilisé dans des projets de construction, John Prendergast a des projets ambitieux pour l'avenir du produit. "L'objectif est de développer un ciment qui puisse complètement remplacer le ciment Portland", explique-t-il. En d'autres termes, il espère que tout projet utilisant actuellement du ciment standard pourra sans problème faire partie de l'offre de Novacem. Remplacer l'une des plus grandes sources d'émissions de dioxyde de carbone par un produit qui élimine réellement le dioxyde de carbone de l'environnement serait évidemment un pas en avant très bénéfique.

Il existe cependant une foule d'obstacles que tout producteur de ciment neutre ou négatif en carbone devra surmonter. Le plus important est peut-être simplement la fabrication d'un produit fiable qui peut, en fait, remplacer le ciment Portland - cela, bien sûr, ne sera vraiment testé que lorsque les entreprises dévoileront leur ciment pour des applications commerciales. Bien que, selon Prendergast, Novacem dispose de résultats internes qui indiquent qu'il sera en mesure de produire un ciment tout aussi résistant que le ciment Portland.

Mais d'autres questions se profilent également. Pour que le ciment négatif en carbone remplace réellement son homologue beaucoup plus sale, toutes les matières premières nécessaires à sa production doivent être suffisamment bon marché et abondantes pour concurrencer le ciment Portland sur la base des coûts. Calera, par exemple, a été critiquée parce que son procédé nécessite l'accès à des gisements alcalins rares et coûteux - une accusation que l'entreprise conteste [source : Romm ].

De son côté, Novacem atteste que l'accès aux matières premières dont il a besoin n'est pas du tout une barrière potentielle. Ni, dit Prendergast, n'est le coût. En d'autres termes, peu de temps après sa mise en service, il s'attend à ce que le ciment Novacem ait à peu près le même prix que le ciment Portland. "Au début, vous devez construire quelques usines avant d'obtenir la parité des coûts", dit-il. "Notre traitement est différent, mais les ingénieurs que nous avons étudiés jusqu'à présent estiment que les coûts seraient à peu près les mêmes."

L'acceptation par l'industrie du bâtiment et les régulateurs pourrait intervenir au fur et à mesure que le produit fera ses preuves sur le marché. Là encore, si le ciment négatif en carbone peut être produit au même prix et avec la même qualité que le ciment Portland, il est difficile d'imaginer qu'il ne finira pas par être adopté.

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