La DDC soutient la production d’un nouveau ciment à faible empreinte carbone

Article, 12.09.2016

Karen Scrivener, professeur à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, a mis au point un ciment constitué d’argile calcinée et de calcaire broyé baptisé LC3 (pour Limestone Calcinated Clay Cement). La production de LC3 rejette sensiblement moins de dioxyde de carbone que le ciment traditionnel. La DDC soutient ce projet, auquel participent la Suisse, Cuba et l’Inde. Entretien avec Karen Scrivener.

Karen Scrivener, posant avec des partenaires de recherche cubains et des producteurs latino-américains de ciment sur une plage cubaine, derrière des blocs de ciment.
Karen Scrivener (quatrième depuis la droite) avec des partenaires de recherche cubains et des producteurs latino-américains de ciment, sur un site d’expérimentation du LC3 à Cuba © Karen Scrivener

Qu’est-ce que le ciment à faible empreinte carbone et en quoi se distingue-t-il du ciment traditionnel ?

Lors de la production de ciment, la plus grande part du CO2 rejeté provient de la clinkérisation. Le clinker est produit dans des fours ressemblant à d’énormes tubes et est ensuite réduit en poudre pour donner du ciment. Or la partie de ce clinker qui génère du CO2 peut être remplacée par d’autres matériaux. Les plus courants sont le laitier de haut fourneau, sous-produit de la fabrication de l’acier, et les cendres volantes, sous-produit de la combustion du charbon. Mais ces matériaux de remplacement sont trop rares au vu du volume colossal de la production mondiale de ciment, qui se situe aux alentours de 4 milliards de tonnes par année. 

Une partie de notre projet consiste à développer un ciment dans lequel le clinker est remplacé par de l’argile calcinée. Chauffée entre 700 et 800°C, la température est bien inférieure à celle qui est nécessaire à l’obtention de clinker. Cette température plus faible ainsi que la composition du matériau génèrent moins d’émissions de CO2

L’argile et le kaolin sont disponibles en grandes quantités, en particulier dans les pays en développement des zones équatoriales et subtropicales, par exemple en Asie du Sud-Est et dans de nombreuses régions d’Afrique et d’Amérique latine. L’argile est souvent éliminée comme déchet sur les sites miniers lorsqu’elle ne peut être utilisée pour la poterie ou le blanchiment du papier. Or ces déchets-là peuvent être mélangés au clinker pour produire du ciment.

En quoi le LC3 est-il si novateur?

L’argile calcinée est employée depuis un certain temps déjà. L’élément novateur réside dans son utilisation combinée à parts égales avec le calcaire broyé pour remplacer le clinker. Le calcaire est encore plus avantageux car il est bon marché et disponible en grandes quantités. Cette substitution permet d’obtenir une part très réduite de clinker. Il a fallu cinq à six ans pour parvenir à ce résultat. La combinaison des deux matériaux a donné le nom du produit, LC3, dérivé de l’anglais Limestone Calcined Clay Cement. 

Nous voulons encourager l’industrie du ciment et du béton à adopter le LC3 car son utilisation généralisée entraînerait une nette réduction des émissions de CO2 dans le monde : ces rejets diminueraient en effet de 400 millions de tonnes par année, ce qui représente en gros 1% des émissions mondiales ou l’équivalent des émissions d’un grand pays européen comme la France ou l’Allemagne.

Pourquoi l’EPFL dirige-t-elle ce projet et quelle forme sa collaboration avec la DDC revêt-elle?

Ces travaux sont le résultat de projets développés avec Cuba. Deux d’entre eux étaient financés par le Fonds national suisse et la DDC. Comme nous étions déjà associés à ces projets aux côtés de la DDC, nous leur avons présenté notre nouveau produit. Ils nous ont encouragés à déposer une demande de financement dans le cadre du Programme global Changement climatique.

Pouvez-vous nous expliquer le choix de l’Inde et de Cuba pour la réalisation de ces projets?

Nous travaillons avec Cuba car c’est là qu’est née l’idée initiale. Lorsque nous avons voulu développer notre champ d’action, l’Inde s’est imposée parce qu’elle est le second producteur mondial de ciment, après la Chine. Un autre critère encore plus important  est que l’Inde  se trouve à un stade très précoce de son cycle de croissance. Le volume de ciment utilisé en Chine a augmenté de manière prodigieuse durant les deux dernières décennies et ce pays fabrique aujourd’hui environ 60% de la production mondiale. L’Inde, dont la taille est approximativement la même, ne fournit qu’un sixième de la production mondiale et son volume de production connaîtra probablement un développement comparable au cours des vingt prochaines années. Ses besoins vont donc croître et c’est là que notre technologie peut se révéler la plus utile.

A quelle phase en sont les travaux?

Nous arrivons à la fin de la première période triennale du programme soutenu par la DDC. Nous préparons actuellement la seconde période de trois ans. Lors de la première phase, nous avons beaucoup travaillé sur la faisabilité. Nous avons testé les réactions du matériau, en particulier quant à sa durabilité. Nous avons également fourni un travail d’information auprès de l’industrie du ciment.

Nous avons procédé à de nombreux essais, par exemple sur la côte nord-ouest de Cuba, où des blocs de ciment ont été exposés à de rudes conditions météorologiques. Nous avons également produit 150 tonnes de LC3 en Inde, où nous réalisons plusieurs projets de démonstration, dont un bâtiment entièrement construit en LC3. La nouvelle annexe de l’ambassade de Suisse en Inde comprend aussi des blocs contenant du LC3

Nous espérons assurer le financement de la seconde phase du projet durant laquelle nous travaillerons à informer les milieux universitaires, industriels et politiques d’autres pays sur nos produits.