Le béton à base de ciment est le matériau artificiel le plus utilisé au monde, mais il est responsable de 8 % des émissions annuelles de gaz à effet de serre (GES). Plus de 90 % de ces émissions sont dues à l’utilisation du ciment, un liant essentiel du béton. Les technologies innovantes visant à remplacer le ciment sont essentielles pour réduire l’impact de notre environnement bâti.
Une approche pour réduire les émissions du béton consiste à remplacer partiellement le ciment par des matériaux cimentaires supplémentaires (SCM). Le mélange de liants alternatifs avec du ciment peut réduire partiellement l’empreinte carbone du béton. Le ciment de scorie est l’un de ces SCM qui permet aux producteurs de béton de remplacer une partie de la teneur en ciment du mélange de béton par du laitier de haut fourneau (BF).
La technologie CarbiCrete remplace 100 % du ciment dans le mélange de béton par du scories d’acier, un sous-produit du processus de fabrication de l’acier dans un four à oxygène de base (BOF) ou un four à arc électrique (EAF). Associée à un durcissement par carbonatation, la technologie CarbiCrete permet de réduire l’empreinte carbone du béton de plus de 20 fois par rapport à un procédé conventionnel à base de ciment.
Malgré les nombreuses similitudes dans le vocabulaire utilisé pour décrire le ciment de scorie et le liant à base de scories d’acier de CarbiCrete, voici quatre différences majeures qui distinguent CarbiCrete :
- Absolument pas de ciment
Le ciment de scorie nécessite l’utilisation de ciment Portland ordinaire (OPC) pour créer un liant adapté au mélange de béton. Selon la Slag Cement Association, le ciment de scorie ne peut remplacer que 50 % du ciment dans le mélange de béton, ou 80 % dans certaines applications spécifiques. Le liant à base des scories d’acier de CarbiCrete permet de remplacer 100 % du ciment. Sans ciment, le potentiel de réchauffement climatique des produits finis fabriqués à l’aide de la technologie CarbiCrete est considérablement réduit.
- Durcissement par minéralisation du carbone
Les produits en béton fabriqués à partir de ciment de scorie sont durcis à l’eau et selon des méthodes de durcissement conventionnelles. Le liant à base des scories d’acier de CarbiCrete réagit avec le CO₂ gazeux dans nos chambres de durcissement brevetées, au lieu de l’eau. Grâce à la minéralisation du carbone, le CO₂ et les scories réagissent pour former le carbonate de calcium qui confère au béton sa résistance.
La minéralisation du carbone réduit non seulement le temps de durcissement des produits de 28 jours à 24 heures, mais elle séquestre également de manière permanente les émissions de CO₂ au sein des produits en béton. Cela signifie que même après la destruction du béton, les émissions restent piégées de manière permanente dans la structure chimique des produits CarbiCrete.
- Disponibilité des ressources et compatibilité avec l’acier vert
Le ciment de scorie utilise du scorie granulé de haut fourneau (GGBFS), produit lors de la réduction du minerai de fer en fer dans un haut fourneau. Les hauts fourneaux sont extrêmement émetteurs de carbone, car ils dépendent souvent des combustibles fossiles et d’un approvisionnement en matières premières vierges en baisse. Hatch estime que d’ici 2040, les technologies à faibles émissions telles que les fours à arc électrique représenteront une part importante de la production d’acier.
Les scories d’acier utilisé dans le procédé CarbiCrete est un déchet généré lors de la transformation du fer en acier. Ses utilisations sont limitées et il finit souvent en décharge. Le procédé de fabrication de l’acier par four à arc électrique est considéré comme la pointe de la technologie en matière de sidérurgie verte ; il utilise de la ferraille dont l’approvisionnement devrait rester stable dans les années à venir.
- Coût
En raison d’un approvisionnement en baisse et d’une forte demande en GGBFS, le marché nord-américain est de plus en plus approvisionné par des importations en provenance de l’étranger. Par conséquent, le ciment de scorie est non seulement plus émetteur que le procédé CarbiCrete, mais il est également plus coûteux. De plus, les prix du ciment devraient augmenter régulièrement dans les années à venir en raison de la demande croissante de nouveaux bâtiments et de la hausse des prix des matières premières, ce qui fait des scories d’acier une alternative intéressante : moins chères et plus faciles à se procurer, avec un approvisionnement stable et la capacité de remplacer 100 % du ciment dans les applications de maçonnerie et d’aménagement extérieur.
Le liant unique à base de scories d’acier de CarbiCrete présente des avantages décisifs en termes de coûts, de performance environnementale et de viabilité à long terme par rapport au ciment de scories. Alors que le secteur de la construction s’engage sur la voie de la décarbonisation, l’élimination du ciment et l’intégration d’un stockage permanent du CO₂ par minéralisation constituent des atouts majeurs de la technologie CarbiCrete, qui en font une excellente solution à long terme pour la transformation du secteur.
