Café renforce béton de 30 %
Les scientifiques ont découvert qu’en substituant une partie du sable par des résidus de café jetés – un déchet organique substantiel généré en quantités importantes et généralement destiné aux décharges – le béton peut être renforcé de 30 %. Cette technique renforce non seulement le béton, mais réduit également la demande en ressources naturelles telles que le sable, s’inscrivant dans une approche de construction plus durable sur le plan environnemental, axée sur l’économie circulaire.
60 millions de tonnes de marc de café utilisé chaque année
À l’échelle mondiale, on estime qu’une stupéfiante quantité de 60 millions de tonnes (ou 54 millions de tonnes) de marc de café utilisé est générée chaque année, ce qui en fait le déchet le plus abondant issu de la préparation du café. Traditionnellement, la majorité de ces résidus de café finissent dans les décharges.
Actuellement, une équipe de chercheurs de l’Université RMIT a identifié une application nouvelle et pratique pour ce type spécifique de déchet. Ils ont mis au point une méthode novatrice pour l’intégrer dans le béton. Selon Rajeev Roychand, le principal enquêteur de l’étude, la motivation derrière leurs recherches était de découvrir un moyen inventif d’utiliser les quantités substantielles de déchets de café dans des projets de construction, plutôt que de simplement les jeter dans les décharges. Leur objectif était d’offrir une deuxième opportunité au café d’être utile.
Utilisation des résidus de café dans la construction
En raison de leur taille de particules fine, les résidus de café utilisés (SCG) ont été suggérés comme un composant précieux pour les applications civiles et de construction. Pour étudier ce potentiel, les chercheurs ont entrepris une série d’expériences. Initialement, ils ont collecté des SCG dans différents cafés de Melbourne, en Australie, et les ont soumis à un processus de séchage pour éliminer l’humidité.
Ensuite, la matière organique séchée a été chauffée à deux températures différentes : soit 350 °C, soit 500 °C, en utilisant une procédure à faible consommation d’énergie et sans oxygène appelée pyrolyse, ce qui a donné naissance à du biochar.
Pour évaluer l’impact des SCG sur les propriétés mécaniques et microstructurales du béton, les chercheurs ont utilisé douze formulations de mélanges distincts. Ces formulations comprenaient des SCG non traités, des SCG chauffés à 350 degrés et des SCG chauffés à 500 degrés. Ces variantes de SCG ont été intégrées dans du ciment Portland ordinaire à des volumes de 0 %, 5 %, 10 %, 15 % et 20 %, en remplacement de l’agrégat fin, le sable naturel étant utilisé comme matériau d’agrégat fin d’origine.
Le Processus d’Expérimentation avec le Béton
Le processus impliquait de couler du béton frais dans des moules, de le vibrer pour éliminer les vides d’air, puis de le laisser durcir à température ambiante pendant 24 heures. Ensuite, les échantillons de béton étaient démoulés et laissés à durcir davantage dans un réservoir d’eau avant d’être soumis à des tests de résistance à la compression. De plus, la diffraction des rayons X (XRD) et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont été utilisées pour analyser la microstructure du béton. La résistance à la compression, dans ce contexte, fait référence à la contrainte maximale de compression qu’un matériau solide peut supporter avant de se rompre.
Parmi les différentes formulations de béton qu’ils ont évaluées, la recherche a révélé que la substitution de 15 % de sable par des SCG ayant subi une pyrolyse à 350 °C (662 °F) entraînait une amélioration significative des propriétés du matériau, conduisant à une augmentation substantielle de 29,3 % de la résistance à la compression.
Bien que cette recherche en soit encore à ses débuts, les résultats semblent prometteurs et ont le potentiel d’une utilisation répandue dans la construction à l’échelle mondiale en raison de l’abondance du café.
Le rôle de l’industrie du béton dans la réduction des déchets organiques
Shannon Kilmartin-Lynch, l’une des co-auteurs principaux, a souligné : « L’industrie du béton a le potentiel de jouer un rôle important dans la réduction de l’élimination des déchets organiques tels que le marc de café. Bien que nos recherches en soient à leurs débuts, ces résultats passionnants présentent une approche novatrice pour réduire considérablement le volume de déchets organiques envoyés dans les décharges. »
En plus de réduire l’utilisation des décharges, cette méthode de production de béton aborde un autre problème environnemental : l’épuisement des ressources naturelles finies. Chaque année, nous extrayons environ 40 à 50 milliards de tonnes de sable et de gravier à des fins de construction.
Préserver les ressources naturelles grâce à une approche d’économie circulaire
Jie Li, co-auteur correspondant de l’étude, a souligné : « L’extraction continue de sable naturel des lits de rivières et des berges pour répondre à la demande croissante de l’industrie de la construction a un impact environnemental significatif. Adopter une approche d’économie circulaire permettrait non seulement de détourner les déchets organiques des décharges, mais aussi de préserver nos ressources naturelles, telles que le sable. »
Les chercheurs ont prévu de réaliser de vastes évaluations mécaniques et de durabilité sur le biochar de café pyrolysé à 350 degrés pour des applications potentielles dans le secteur de la construction. Ils ont également l’intention d’explorer l’impact de l’utilisation de différentes températures de pyrolyse sur les performances du matériau.
Lire l’article original sur : New Atlas
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