Des ingénieurs du RMIT, en Australie, ont mis au point une nouvelle technique qui permet de renforcer le béton de 30 % simplement en y ajoutant du biochar fabriqué à partir de marc de café usagé.
Le processus trouve également une application utile pour les 10 milliards de kilogrammes de café usagé générés chaque année et triés comme des déchets.
C’est ce qu’indique un communiqué de presse de l’institution publié mercredi.
« L’élimination des déchets organiques pose un problème environnemental car elle émet de grandes quantités de gaz à effet de serre, notamment du méthane et du dioxyde de carbone, qui contribuent au changement climatique »
a déclaré dans le communiqué l’auteur principal, le Dr Rajeev Roychand, de l’École d’ingénieurs.
Grâce à cette nouvelle technologie, le marc de café usagé est transformé en biochar, à l’aide d’un processus durable à faible consommation d’énergie et sans oxygène, à 350 degrés Celsius.
Une « double dose » de vie
« Notre travail a été inspiré par la recherche d’un moyen innovant d’utiliser les grandes quantités de déchets de café dans les projets de construction au lieu de les mettre en décharge – pour donner au café une double chance de vivre »
a déclaré M. Roychand, chercheur postdoctoral au RMIT.
« Plusieurs conseils qui luttent contre l’élimination des déchets organiques ont manifesté de l’intérêt pour notre travail“.
« Ils nous ont déjà engagés pour leurs prochains projets d’infrastructure incorporant des formes pyrolysées de différents déchets organiques ».
La pyrolyse est une technologie clé utilisée pour convertir la biomasse en un produit liquide intermédiaire qui peut être raffiné en substituts pétrochimiques. Elle peut désormais être utilisée pour transformer des déchets de café nocifs en une ressource utile pour l’industrie de la construction.
« L’inspiration de ma recherche, d’un point de vue autochtone, consiste à prendre soin du pays, à veiller à ce que tous les matériaux aient un cycle de vie durable et à éviter de mettre les choses en décharge pour minimiser l’impact sur l’environnement », a déclaré le co-auteur principal, le Dr Shannon Kilmartin-Lynch, titulaire d’une bourse de recherche postdoctorale autochtone du vice-chancelier à l’Institut royal de technologie du Massachusetts.
« L’industrie du béton peut contribuer de manière significative à l’augmentation du recyclage des déchets organiques tels que le café usagé“.
« Nos recherches n’en sont qu’à leurs débuts, mais ces résultats passionnants offrent un moyen innovant de réduire considérablement la quantité de déchets organiques mis en décharge ».
Utiliser le biochar de café au lieu du sable
Le biochar de café peut maintenant être utilisé à la place du sable dans la production de béton, qui se trouve être en faible quantité dans le monde entier, ce qui crée une grave pénurie de ressources. Le sable est notamment la matière solide la plus extraite au monde et la deuxième ressource mondiale la plus utilisée après l’eau.
« L’extraction continue de sable naturel dans le monde – généralement prélevé dans le lit des rivières et sur les berges – pour répondre à la demande croissante du secteur de la construction a un impact important sur l’environnement », a déclaré l’auteur correspondant et le chef de l’équipe de recherche, le professeur Jie Li.
« Le maintien d’un approvisionnement durable en sable pose des problèmes cruciaux et durables en raison de la nature limitée des ressources et de l’impact environnemental de l’extraction du sable », a-t-il ajouté.
« Grâce à une approche d’économie circulaire, nous pourrions éviter la mise en décharge des déchets organiques et mieux préserver nos ressources naturelles telles que le sable“.
Le biochar de café constitue une source alternative de matières premières durables par rapport au sable, réduisant ainsi l’impact environnemental de l’industrie de la construction. Il ne s’agit toutefois pas du seul biochar dérivé de déchets mis au point par le RMIT. L’institution a exploré toutes sortes d’options en matière de déchets organiques.
« Notre équipe de recherche a acquis une vaste expérience dans le développement de biochars hautement optimisés à partir de différents déchets organiques, notamment le biochar de bois, le biochar de déchets alimentaires, le biochar de déchets agricoles et le biochar de déchets solides municipaux, pour des applications concrètes », a déclaré le Dr Mohammad Saberian, co-chercheur.
L’étude est publiée dans le Journal of Cleaner Production.
Résumé de l’étude :
La décomposition des déchets organiques mis en décharge produit du méthane, dont le potentiel de réchauffement global est 21 fois supérieur à celui du CO2. Le marc de café usagé (MCU) est un type de déchet organique qui représente une part importante des déchets organiques mis en décharge. Il est donc impératif de rechercher une solution de recyclage pour transformer ces déchets en une ressource précieuse. L’industrie du béton peut contribuer de manière significative à l’augmentation du taux de recyclage de ces déchets. Toutefois, en raison de sa forte teneur en matières organiques, il ne peut être utilisé directement dans le béton structurel. C’est pourquoi ce projet expérimental porte sur la pyrolyse de ce déchet à différentes températures (350 et 500 °C) afin d’identifier son aptitude à améliorer les propriétés physicochimiques et mécaniques du béton. Les formes brutes et pyrolysées de SCG ont été utilisées pour remplacer les agrégats fins (FA ; sable) à des niveaux de remplacement de volume de 5, 10, 15 et 20 %. La fluorescence X (XRF), l’analyse du carbone, de l’hydrogène, de l’azote et du soufre (CHNS), l’analyse granulométrique par diffraction laser, la diffraction des rayons X (XRD), la microscopie électronique à balayage (SEM) et les tests de résistance à la compression ont été entrepris pour étudier les propriétés des matières premières et leur performance dans les composites de béton mélangés. Les résultats montrent que la lixiviation des composés organiques du SCG entrave la réaction d’hydratation des particules de ciment, ce qui réduit considérablement la résistance à la compression du béton mélangé au SCG. Cependant, la pyrolyse du SCG à 350 °C a conduit à une amélioration significative de ses propriétés matérielles, ce qui s’est traduit par une augmentation de 29,3 % de la résistance à la compression du béton composite mélangé avec du biochar de café.