PROJET DE PÔLE GREENWIN
Le projet GeoSlags vise, au travers de l’utilisation de ressources secondaires disponibles en Wallonie, la mise sur pied d’une filière alternative et innovante pour la production de matériaux de construction plus respectueux de l’environnement. Plus précisément, ce projet propose de développer une alternative écoresponsable et en particulier bas carbone, locale et économiquement compétitive aux matériaux conventionnels pour la fabrication d’éléments de construction préfabriqués en béton. Le matériau mis en œuvre sera un géopolymère silico-alumineux hybride (les géopolymères sont des polymères inorganiques qui résultent d’un procédé de condensation) ; il est formé par un réseau 3D d’atomes de Si et Al liés par des liens covalents avec de l’oxygène. Il intègre une fraction actuellement peu valorisée de scories issues d’une aciérie d’acier inoxydable.
Les scories sont disponibles en grande quantité et leur potentiel de valorisation est encore largement ouvert. Le géopolymère hybride sera décliné sous forme de matériaux denses, de matériaux moussés isolants et de bétons armés ou renforcés.
Un géopolymer hybride
Le géopolymère hybride est constitué d‘une part d’un liant de type géopolymère qui est un cas particulier de liant inorganique à activation alcaline et d’un liant hydraulique (pouzzolanique). Le géopolymère est un liant inorganique réalisé à partir de matières contenant des composés tels que du métakaolin, des scories de fonderie, des cendres volantes, le tout activé en milieu basique par du silicate de sodium pour former des liaisons en chaînes poly(silico-aluminate). Le liant hydraulique est, quant à lui, formé, après la constitution du squelette géopolymère, par adjonction d’une phase riche en calcium libérant de la chaux libre qui réagit avec l’eau et la matière silico-alumineuse pour former des silico-aluminates de calcium hydratés. La prise du liant se déroulent à température ambiante.
L’association des deux types de liaisons formées de manière consécutive entraine la formation d’un matériau très résistant mécaniquement et chimiquement exempt d’eau, capable de remplacer avantageusement les ciments conventionnels pour la fabrication d’éléments de construction préfabriqués.
Une alternative au béton conventionnel
Deux facteurs défavorables qui affectent les bétons conventionnels sont comblés par la solution géopolymère :
- Le premier est qu’ils engendrent la production de grandes quantités CO2 lors de l’étape de calcination nécessaire à l’élaboration des clinkers entrant dans la composition du ciment Portland. Cette production de CO2 présente un désavantage écologique évident menant lui-même à un désavantage économique via la taxation de plus en plus importante des émissions de CO2 menée en Europe. Les liants géopolymères permettent de diminuer les émissions de CO2 en substituant les bétons conventionnels par un matériau avec un bilan de production de CO2 très avantageux (réduction d’environ 75% par rapport à la moyenne mondiale).
- Le deuxième est dû à l’appauvrissement de la ressource en sables roulés de silice (mer et rivière) indispensables à la mise en œuvre des bétons conventionnels. En effet, l’exploitation de cette ressource est de plus en plus régulée car elle représente une menace écologique d’envergure, notamment au niveau des effets catastrophiques sur les littoraux et les fonds marins. L’utilisation du géopolymère hybride permet de répondre aux problèmes d’approvisionnement se profilant pour les prochaines années, liés à la disponibilité des ressources et matières premières naturelles.
Un matériaux structurel ou isolant
La possibilité de réaliser des matériaux moussés avec un haut pouvoir isolant à partir de géopolymère permet aussi de répondre à une autre pression exercée sur les matériaux de construction. Il s’agit de remplacer les isolants organiques comme par exemple le PUR ou le PIR dont l’utilisation , qui seront interdits à l’utilisation dans quelques années notamment à cause de leur fort impact environnemental négatif et de leur difficulté de recyclage.
En plus de la réalisation de tests de faisabilité, des applications sont également identifiées. Les géopolymères développés pourraient être utilisés :
- comme éléments structurels tels que des colonnes ou des poutres sous leur forme dense, étant donné leur résistance mécanique,
- comme éléments isolants sous leur forme moussée, étant donné leur faible conductivité thermique.
GeoSlags en bref
En résumé l’intérêt industriel de ce projet est de trouver une alternative low-carbon et de coût similaire aux liants à base de ciment à base de clinker, de s’affranchir de l’apport d’une ressource naturelle en raréfaction qu’est le sable par l’utilisation de scories d’aciérie et de permettre la fabrication d’isolants eco-friendly avec des propriétés d’isolation suffisantes pour représenter une alternative viable aux isolants PU et PUR.
Un projet collaboratif
Le projet GeoSlags est un projet soutenu et labélisé par le Pôle Greenwin et le SPW Recherche. Il est mené en collaboration avec les entreprises ICM groupe Wanty, Geogrind, Orbix et les unités de recherche INISMa, CRM-Group, LMC (Laboratoire des Matériaux de Construction) de l’ULiège et l’unité de recherche PEPs (Products, Environment, and Processes) également de l’ULiège.