Comment l’impression 3D de ciment peut-elle contribuer à la décarbonisation ?
Au cours des dernières décennies, la population mondiale n’a cessé d’augmenter, entrainant bien évidemment un besoin en logements. Les produits cimentaires (y compris le ciment et donc le béton) sont essentiels pour leur construction, qui sont parmi les ressources les plus utilisées de nos jours. Si l’on se fie à l’étude réalisée par UN DESA (Population Division), il pourrait y avoir plus de dix milliards sur la planète en 2060. La production de ciment représente actuellement environ 8 % des émissions totales de CO2 ; or, celle-ci devrait logiquement augmenter, entraînant des dégâts conséquents pour notre planète. C’est pourquoi une équipe de chercheurs composée d’Ankita Gangotra, Emanuela Del Gado et Joanna I. Lewis, qui travaillent tous à l’Université de Georgetown aux États-Unis, s’est penchée sur les possibilités de l’impression 3D béton et la protection du climat.
La menace que représente le CO2 pour notre planète est un grave problème croissant, et puisque la production et l’utilisation du ciment y jouent un rôle majeur, l’impression 3D pourrait être une solution intéressante pour atteindre la neutralité carbone en termes de chaîne d’approvisionnement du ciment et donc du béton d’ici le milieu de ce siècle. L’objectif visé par les chercheurs au cours de leurs travaux est dédié à la décarbonation de la filière cimentière. Cela signifie un changement dans la façon dont l’économie est gérée, ce qui devrait conduire à moins d’émissions de carbone.
Un exemple d’impression 3D béton peut être vu dans la construction du premier bâtiment imprimé en 3D en Autriche (crédits photo : PERI 3D Construction GmbH)
La protection du climat est-elle possible grâce à l’impression 3D avec du ciment ?
Nous savons que la fabrication additive dans le secteur de la construction nous permet d’économiser des matériaux, du temps et des coûts, et minimise également la charge de travail humaine, mais en considérant les possibilités en termes de protection du climat, les chercheurs affirment que l’impression 3D a encore beaucoup de potentiel. En ce qui concerne la chaîne d’approvisionnement du ciment, les émissions de gaz à effet de serre peuvent être durablement réduites grâce à l’impression 3D. En commençant par la production des mélanges imprimables en 3D et en terminant par l’utilisation finale et donc la construction de bâtiments. Dans la première étape de cette chaîne d’approvisionnement, les chercheurs affirment que cela pourrait impliquer la production de nouveaux mélanges de ciment imprimables en 3D à faible teneur en carbone qui ont été renforcés avec d’autres matériaux cimentaires. Par exemple, cela pourrait inclure des déchets industriels tels que des cendres volantes ou des scories, mais pourrait également inclure des matériaux formés naturellement tels que l’argile. Le document de recherche poursuit en indiquant que des liants alternatifs tels que les géopolymères et les matériaux recyclés du béton conventionnel peuvent également être utilisés à cette fin. Tous ces facteurs pour renouveler le mélange de ciment pour une impression 3D ultérieure peuvent conduire à la réduction des émissions.
Si nous examinons le processus d’impression 3D lui-même, les chercheurs poursuivent en disant que des facteurs tels que la réduction des déchets de matériaux entraînent des économies d’émissions, car l’impression 3D n’utilise que la quantité de matériau qui est finalement nécessaire. Une décarbonation supplémentaire se voit dans la possibilité des matériaux, dont certains peuvent être obtenus auprès des régions locales, ce qui évite aux ressources d’avoir à parcourir un long chemin pour la livraison et peut donc également économiser sur les émissions. Cependant, en plus de tous ces facteurs d’influence directs qui peuvent contribuer à la protection du climat, les effets environnementaux nocifs tels que la formation de smog, la création de combustibles fossiles ou l’eutrophisation comptent également. Mais si l’impression 3D de ciment doit être utilisée comme un moyen unique d’atteindre les objectifs climatiques, cela nécessite un contrôle étroit. Ces contrôles portent principalement sur les propriétés d’écoulement lors de l’impression 3D, mais également sur la consolidation des couches imprimées.
Stratégies globales pour l’utilisation des technologies 3D
Le fait que ce document de recherche soit dans l’air du temps est évident quand on regarde les stratégies internationales des pays qui privilégient l’impression 3D dans le secteur de la construction, y compris avec du ciment. Par exemple, en janvier 2021, le département américain de la Défense a décidé de développer davantage la fabrication additive, y compris l’impression 3D dans la construction en béton. Sur cette base, ils ont souligné l’urgence de nouveaux développements politiques. En 2021, Dubaï s’est fixé l’objectif ambitieux d’utiliser l’impression 3D pour fabriquer 25 % de tous les nouveaux bâtiments construits d’ici 2030. En Chine, le financement gouvernemental pour l’impression 3D avec du ciment a également été augmenté et utilisé dans plusieurs grands projets de construction. Si vous souhaitez en savoir plus sur ce projet passionnant d’impression 3D avec du ciment, vous pouvez trouver le document de recherche ICI .
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*Crédits photo de couverture : PERI 3D Construction GmbH
