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LafargeHolcim dévoile son démonstrateur pour le projet FastCarb

Xavier Boivinet

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LafargeHolcim dévoile son démonstrateur pour le projet FastCarb

Le démonstrateur de LafargeHolcim est un sécheur à lit fluidisé. Il a été récupéré auprès d'un industriel de l'agroalimentaire.

© Xavier Boivinet

Le cimentier LafargeHolcim a inauguré le 24 janvier le démonstrateur qu'il a mis au point dans le cadre du projet FastCarb. Il a été installé dans sa cimenterie de Val d’Azergues (Rhône). Après des essais en laboratoire, il servira à étudier à plus grande échelle l’absorption du dioxyde de carbone par des granulats de béton recyclé.

Le cimentier LafargeHolcim a inauguré le 24 janvier son démonstrateur dans le cadre du projet FastCarb. Au cœur de la cimenterie de Val d’Azergues (Rhône), au Nord de Lyon, un réacteur appelé « carbonateur » a été installé au pied de la cheminée principale. Il servira à tester, dans un environnement industriel, l’absorption accélérée du dioxyde de carbone (CO2) par des granulats de béton recyclé (GBR) issus de la déconstruction. Les 23 partenaires du projet espèrent ainsi réduire les émissions de CO2 dues à la fabrication du ciment, qui représentent 5 % à 7 % des émissions mondiales.

Accélérer un phénomène naturel

Depuis 2017, FastCarb vise à étudier comment accélérer la carbonatation du béton. Ce phénomène d’absorption du CO2 atmosphérique par le béton se produit naturellement mais de manière très lente, sur des décennies. Dans du béton humide, le CO2 se dissout dans l’eau et réagit de manière spontanée avec le calcium venu de la « pâte de ciment hydratée », c’est-à-dire le ciment qui forme la colle entre les granulats – un béton étant constitué de granulats, de ciment et d’eau. La réaction produit du carbonate de calcium – ou calcite (CaCO3).

Tout au long de la vie d’un béton, en incluant la phase après la démolition de l’ouvrage, les acteurs du projet estiment qu’il peut absorber naturellement entre 25 % et 30 % du CO2 qui a été émis pour produire le ciment qui le compose. Selon les chiffres fournis par l’Association technique de l'industrie des liants hydrauliques (Atilh), la fabrication d’un mètre cube (m3) de béton émet en moyenne 260 kg de CO2. Cela signifie que durant toute sa vie, un m3 de béton pourrait absorber jusqu’à environ 80 kg de CO2.

Entre 20 kg et 160 kg de CO2 absorbés par mètre cube de béton

Cette réaction d’absorption est l’inverse de celle qui se produit lors de la fabrication d’un ciment : la décarbonatation du calcaire (CaCO3). Pour produire l’élément essentiel au ciment qu’est le clinker, le CaCO3 est porté à très haute température et libère du CO2 pour former de l’oxyde de calcium (CaO). Cette réaction est responsable des deux-tiers des émissions de CO2 issues de la production du ciment. Le tiers restant vient du chauffage.


Le carbonateur est alimenté avec de la fumée prélevée avant son entrée dans la cheminée de la cimenterie. (© Xavier Boivinet)

« Nous voulons déterminer les conditions optimales pour accélérer le phénomène de carbonatation sur des granulats de béton provenant de la déconstruction », indique Raoul de Parisot, président du projet FastCarb. Des études en laboratoire menées depuis deux ans ont permis d’obtenir certains résultats préliminaires. « En fonction de la nature du granulat et de sa teneur en eau, il y a un optimum d’absorption qui varie, indique Xavier Guillot, responsable de la valorisation du projet FastCarb pour LafargeHolcim. L’ordre de grandeur que nous avons établi se situe entre 20 kg et 160 kg de CO2 absorbés par mètre cube de béton. » Des résultats obtenus sur des tests de quelques heures à comparer aux estimations de 80 kg de CO2 absorbés sur des décennies pour la carbonatation naturelle.

Outre la température et la teneur en eau des granulats de béton recyclé (GBR), d’autres paramètres peuvent être ajustés pour faire varier l’intensité de la carbonatation : le taux de CO2 auquel ils sont exposés ou la surface d’échange par exemple – c’est-à-dire leur taille. Plus les GBR sont fins, plus la surface de contact entre le CO2 et la pâte de ciment hydratée est grande, meilleure sera l’absorption.


Les granulats de béton recyclé (GBR) en entrée du carbonateur font quelques millimètres à quelques centimètres. (© Xavier Boivinet)

Trois démonstrateurs

La technologie de carbonateur utilisée par LafargeHocim est un sécheur à lit fluidisé : les GBR sont posés sur une grille perforée au travers de laquelle est soufflée de la fumée issue de la cimenterie. Prélevée en sortie du four, celle-ci contient environ 15 % de CO2. Les GBR en piègent une partie au cours de leur trajet à travers le carbonateur avant de ressortir de l’autre côté. La fumée repart alors dans la cheminée principale de la cimenterie. La durée pendant laquelle les GBR resteront dans le réacteur est estimée entre 30 minutes et une heure.

En plus de celui de LafargeHolcim à Val D’Azergues, deux autres démonstrateurs sont également en cours de test dans le cadre du projet FastCarb. Baptisé « conteneur dernier voyage », l’un d’eux consiste à mettre en contact des GBR avec du CO2 pur dans un conteneur chez Clamens, à Villeparisis (Seine-et-Marne). Issus du chantier de déconstruction de l’ancienne Ecole Centrale Paris à Châtenay-Malabry, les GBR sont fournis par Eiffage. Le troisième démonstrateur est une autre technologie : un sécheur à tambour tournant mis en place dans une cimenterie de Vicat à Créchy (Allier).

Autre intérêt de la carbonatation des GBR selon les acteurs du projet FastCarb : elle diminue leur porosité, ce qui facilite leur réutilisation. Le calcaire créé lors du phénomène accéléré devrait boucher les pores des GBR qui ont vocation à être réutilisés dans des bétons prêts à l’emploi ou de préfabrication, précise Xavier Guillot : « Nous envisageons de faire un escalier et d'étudier ses propriétés. »

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