Bétons «bas carbone», bétons à la carte Mieux maîtriser l impact environnemental de la construction

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1 Bétons «bas carbone», bétons à la carte Mieux maîtriser l impact environnemental de la construction Service de presse ECOCEM Cardinale, 116 rue de Charenton, Paris tél cardinale@noos.fr Mai

2 Bétons «bas carbone», bétons à la carte Mieux maîtriser l impact environnemental de la construction Le développement durable et le secteur de la construction A l heure du développement durable et des interrogations sur les changements climatiques, le secteur de la construction reste à l origine de 40% des émissions de CO2 et consomme 37% de la production d énergie. L industrie de la construction est également à l origine de 40% du volume des déchets rejetés par l activité humaine, une moyenne calculée au seul niveau des pays développés. La France s est engagée à diviser par 2 ses émissions de gaz à effet de serre d ici 2020 et par 4 d ici Le calcul est vite fait, le secteur de la construction semble donc inévitablement conduit à faire dans de brefs délais de très sérieux progrès pour réduire les émissions qu il engendre. Prétendre satisfaire à l ambition d un tel objectif exige une réflexion permanente portant d une part sur la nécessité de créer et développer des nouveaux modes constructifs et d autre part sur l emploi de matériaux de construction à moindre impact environnemental, l ensemble intégrant les exigences de sécurité, de durabilité et de confort. L État est censé encadrer cette obligation de résultat à laquelle sont confrontées les industries de la construction par un dispositif de mesures pénalisantes envers les entreprises polluantes. Les progrès les plus rapidement significatifs, parce que concernant aussi bien le neuf et la rénovation, passent prioritairement par la maîtrise des économies d énergie pour le chauffage et la climatisation par une meilleure isolation des bâtiments sous l impulsion des réglementations thermiques mises en place. Mais déjà en amont, les industries de la construction mènent de nombreuses actions pour rendre leurs procédés de fabrication moins polluants et moins énergivores. C est ainsi que l industrie cimentière, l une des plus concernées par le challenge «Horizon 2050», travaille à la limitation de sa consommation d énergie, avec des actions déjà engagées depuis le premier choc pétrolier de 1975, ainsi qu à l amélioration de l impact environnemental de ses fabrications. Industries de la construction et limites du développement durable En matière d économie d énergie et de lutte contre la pollution, il convient toujours de comparer les gains obtenus d une part et la vitesse de croissance de l industrie et du marché d autre part, sous peine de tomber dans le Paradoxe de Zénon d Elée, d Achille et de la tortue. On sait que la fabrication du ciment représente 5% de l émission globale de gaz à effets de serre en France. On sait aussi que la production mondiale de ciment devrait doubler à d ici Quelle que soit l efficacité des moyens employés jusqu à présent pour produire plus propre, l industrie cimentière devra bien admettre leur insuffisance pour qu elle puisse conformer ses niveaux d émission de CO ² aux exigences «Horizon 2050». De la même manière que l industrie automobile se voit contrainte de remplacer progressivement les 2

3 carburants classiques issus d énergies fossiles au prix de gigantesques efforts d investissement en Recherche & Développement et dans des processus de fabrication totalement nouveaux, l industrie cimentière devra elle aussi envisager très rapidement un changement drastique de sa conception globale de la fabrication des ciments. Une voie de recherche, largement ouverte par sa simplicité d approche et son coût, est celle des «Bétons Bas Carbone» qui vise la fabrication de bétons avec des ciments ou liants beaucoup plus faiblement consommateurs d énergie et générant moins d émissions de gaz à effet de serre. Substitution du clinker par du laitier moulu pour une réduction de l impact environnemental Le ciment classique de type Portland demande l incorporation de clinker, produit à partir de ressource naturelle nécessitant une énergie considérable et qui émet beaucoup de CO 2 lors de son process de fabrication. Lorsqu il est associé au ciment Portland, le laitier de haut fourneau diminue les quantités de clinker contenues dans le béton. Pour être utilisable en substitution partielle du ciment Portland, le laitier granulé de haut fourneau doit être moulu au prix d un faible apport d énergie. D autres additions peuvent également jouer un rôle similaire, comme les cendres volantes, les fillers mais, à la différence du laitier, leur faible réactivité fait qu elle ne leur permet plus de jouer leur rôle de liant. Le laitier moulu, grâce à ses apports complémentaires sur les performances techniques semble tout désigné aujourd hui pour jouer un rôle majeur dans l amélioration du produit final et pour diminuer par 2 les émissions de gaz à effet de serre générées par la fabrication du ciment. Ce laitier moulu est utilisé jusqu à présent par les cimentiers dans la composition des ciments destinés aux bétons à hautes performances et il est proposé pour la première fois en France par ECOCEM pour être intégré directement aux malaxeurs à béton, mis ainsi à la disposition des industriels du béton, des maîtres d ouvrage, des maîtres d oeuvre et des entreprises de bâtiment et de travaux publics. Toutefois des discussions réglementaires sur les allocations de CO 2, avec des répercussions financières, pourraient contribuer à minimiser son apport pour un plus faible impact environnemental : aujourd hui considéré comme un déchet valorisé de l industrie de la fonte, il ne supporte aucun quota d émission de CO 2 de sa fabrication mère. Demain, s il est défini comme sous-produit, ses émissions seront rapportées à une masse relative dans la production, à l instar du pétrole et du bitume. S il est défini comme co-produit, ses émissions seront rapportées à sa part générée de chiffre d affaire par rapport à la fonte, ce qui est complexe en raison de la fluctuation des prix du marché. Associé au ciment Portland, l Ecocem diminue d autant plus fortement l impact environnemental qu il conserve son statut actuel. Mais au bout du compte, en termes de développement durable, n est-il pas plus intéressant de profiter dès aujourd hui de ses qualité environnementales et techniques reconnues plutôt que de l épandre au pied des hauts fourneaux? Et demain, les recherches pourraient peut être même aboutir à d autres associations pour des performances inconnues, le mélanger à la soude plutôt qu à la chaux contenue dans le ciment pour constituer des géopolymères. 3

4 Les «bétons bas carbone» à partir d un liant composé avec du laitier moulu Ecocem à la centrale à béton La loi du 3 aout 2009 de programmation relative à la mise en œuvre du Grenelle de l environnement a fixé un objectif de réduction de moitié des émissions de CO 2 en L empreinte carbone du laitier moulu Ecocem étant 40 fois plus faible que celle du ciment Portland, c est le produit idéal pour réaliser des bétons bas carbone. En substituant 50 % de ciment courant par du laitier moulu dans la formulation d un béton, on répond à l objectif 2020 fixé par le Grenelle. Exemple d un béton XC1 C20/25 CEM I avec 260 kg de liant/m 3 utilisé en fondations. Exemple d un béton XF1 C25/30 CEM II A/L avec 280 kg/m 3 de liant utilisé dans un mur en béton banché 4

5 L Ecocem permet d obtenir des «bétons bas carbone» réalisés avec des multi constituants faiblement émissifs. Dans ces bétons, on remplace le ciment Portland, liant à base de clinker qui émet des émissions de CO2 lors da fabrication, par du laitier moulu. Les bétons «bas carbone» sont particulièrement intéressants pour la fabrication des bétons auto plaçants, de plus en plus appréciés aujourd hui et qui réclament de grandes quantités de liant. Comparatif des émissions de CO 2 pour un chantier utilisant 5000 m3 (correspondant à un bâtiment de 2 étages) de béton dosé à 280 kg de liant par m 3. Emissions de CO 2 d un béton avec un ciment Portland CEM II : 1100 tonnes. En utilisant un liant composé de 50 % d Ecocem : Emissions de CO 2 : 565 tonnes, soit un gain de 535 tonnes apportant une économie de 49 % de CO 2. Cette économie de CO 2 correspond à la circulation de 267 véhicules pendant 1 an. Cela permet de préserver aussi l extraction de 860 tonnes de calcaire et d argile, soit 32 camions de 27 tonnes. Les bétons à la carte, une meilleure maîtrise de l impact environnemental Le laitier moulu, issu du laitier granulé de haut fourneau, est disponible aujourd hui sur le marché pour formuler des bétons à la carte en fonction des ouvrages à réaliser, des conditions climatiques et des environnements chimiques. Il met les «bétons bas carbone» à la portée des industriels du béton (producteurs de Béton Prêt à l Emploi et préfabricants) et des entreprises du BTP. S agissant d un produit fabriqué, le laitier moulu est un produit de qualité maîtrisée et disponible en quantité. Pour François Cusigh, expert construction chez Vinci Construction «Nous apprécions ses qualités, car il autorise une grande souplesse pour optimiser nos bétons sur chantier. Par exemple, sur des semelles de fondation où il n est pas nécessaire d avoir des résistances élevées au jeune âge, mais un bon maintien rhéologique, on peut mettre jusqu à 70 à 80% de laitier. En milieu marin, il joue un rôle majeur de protection contre les chlorures. Et de plus, il nous permet d obtenir des parements esthétiques à teinte claire et homogène». Pour le préfabricant Delta préfabrication qui fabrique des éléments de grandes dimensions pour les façades, l avantage essentiel du laitier moulu Ecocem est que l on peut modifier un béton à sa guise alors qu un ciment CEM III issu du co-broyage de clinker avec du laitier granulé- fourni par les cimentiers est déjà prédosé. «Pour démouler des éléments de grandes dimensions, nous avons besoin d une résistance minimale au jeune âge avec une bonne résistance après. Nous utilisons le laitier moulu sur site avec un taux de substitution de 15 à 20% que nous pourrions augmenter en été. Nos objectifs étant d éclaircir le béton, nous obtenons un gris très clair qui accuse moins de différence avec les façades. Son rendu est particulièrement esthétique». Philippe Ville, dirigeant du groupe de centrales BML en région lyonnaise, a choisi d ajouter à son catalogue de formules, des bétons formulés avec Ecocem. «Soucieux d assurer des services de qualité, nous mettons tout en œuvre pour répondre aux problématiques «béton» de nos clients en apportant des solutions simples, rapides et efficaces. Nous proposons une large gamme de bétons prêts à l emploi, du béton courant aux 5

6 bétons les plus techniques. Au fait des innovations, notre laboratoire a mis au point des formules pour les bétons chauds qui permettent le coulage du béton par temps froid et assurent des décoffrages aussi rapides qu en été, les bétons retard qui évitent une prise trop rapide par temps chaud, également les récents bétons auto-nivelants qui réduisent la pénibilité en supprimant l obligation de les vibrer, et les «bétons bas carbone» avec le laitier Ecocem. Le laitier moulu, incorporé directement au malaxeur de la centrale à béton, permet d ajuster son dosage selon la teinte souhaitée, la résistance et la durabilité voulues pour nous adapter aux cahiers des charges des clients et à l environnement des chantiers (temps de transport, températures extérieures, ). Nous apprécions la mise à disposition par la société ECOCEM de ce laitier moulu, parfaitement contrôlé tout au long de sa production et utilisé jusqu à présent uniquement par les cimentiers dans leurs formules de ciments de haute performance». Process de fabrication du laitier moulu Ecocem La matière première d Ecocem est un laitier granulé, obtenu à partir de laitier de haut fourneau refroidi brutalement dans un «granulateur». La composition chimique du laitier granulé est remarquablement stable, vérifiée par analyse toutes les heures, ainsi que sa composition minéralogique. Le laitier granulé (LG) est livré sur le site de production d ECOCEM à Fos sur Mer pour être transformé en liant hydraulique moulu. Il est séché et finement moulu afin de pouvoir être utilisé en substitution du ciment dans le béton. Les opérations de transformation sont effectuées dans un broyeur vertical de dernière génération consommant très peu d énergie, et alimenté par un générateur de gaz naturel chaud qui récupère l énergie non consommée. Le LG est broyé à une finesse de plus de 4000 cm²/g pour constituer le laitier moulu (LM). Afin de réduire au maximum les émissions de poussières, des technologies de filtration, comme les filtres à manches avec cycle de décolmatage automatisé, sont utilisées. Le laitier moulu est soumis à un système de contrôle de qualité 1 +, le plus haut niveau de vérification dans le domaine des matériaux de construction, un niveau équivalent à celui utilisé pour la fabrication des ciments. Les contrôles des caractéristiques chimiques, des caractéristiques chimiques, physico-chimiques et physico-mécaniques du laitier moulu sont effectuées en amont de la mise sur le marché du ciment Ecocem. Elles sont garantes en continu de la qualité du matériau et de la régularité de ses performances. Le laitier moulu Ecocem a obtenu le marquage CE qui sera obligatoire en janvier 2012 pour toute mise sur le marché. Les performances techniques des bétons formulés avec le laitier moulu Ecocem De nombreuses études démontrent l équivalence des performances (en résistances et en durabilité) des bétons obtenus soit avec des ciments au laitier, soit avec des combinaisons de laitier moulu et de CEM I (à teneur en laitier équivalente). Le lieu où s effectue l addition, en cimenterie ou au malaxeur à béton n a aucune incidence. 6

7 En substitution partielle du CEM I, il rend les bétons plus performants, notamment avec : une résistance mécanique plus élevée à long terme, malgré une résistance moins élevée les sept premiers jours, En effet, le laitier moulu développe ses propriétés hydrauliques de manière continue, jusqu à plusieurs mois et les bétons obtenus atteignent une résistance à la compression plus élevée que celle du béton réalisé avec du ciment courant ; une plus grande durabilité ; une faible perméabilité ; une résistance élevée aux chlorures et aux sulfates, à la réaction silico-alcaline ; un meilleur aspect esthétique avec une couleur plus claire et un aspect très régulier, sans bullage ; une faible chaleur d hydratation qui réduit la formation de fissures d origine thermique, une amélioration de la maniabilité et une réduction de la quantité d eau pour une consistance donnée ; une résistance au feu plus élevée. Actuellement, la norme nationale NF EN 206-1, datant de 2004, limite les taux de substitution à 30% ou 15 % pour le béton prêt à l emploi et le béton utilisé pour les éléments structurels. Cependant cette norme est en cours de révision, et devrait permettre d atteindre des dosages en laitier moulu bien supérieurs, comme ceux utilisés en Europe du Nord. Dans les applications classiques, les temps de décoffrage de béton réalisés sur site et contenant de l Ecocem avec un taux de substitution entre 30 et 50% sont identiques. En 2007, ECOCEM Materials a créé ECOCEM France, en joint venture avec ArcelorMittal. Misant sur l intérêt environnemental et les performances apportées au béton par le laitier moulu, issu de l industrie sidérurgique, ECOCEM Materials et ArcelorMittal ont créé une unité de production, dont la capacité annuelle est de tonnes. Cette usine située à Fossur-Mer est opérationnelle depuis octobre Un nouveau silo d une capacité de 5000 tonnes vient d être construit sur le site, doublant ainsi la capacité de stockage, afin de répondre au développement des ventes. 7