Les briques «Supermud» pourraient aider à faire face à la crise mondiale du logement et réduire les émissions de carbone qui causent le changement climatique

Le monde est sur le point de connaître l'une des plus grandes périodes d'expansion de l'histoire de l'habitation au cours des prochaines décennies. Au Royaume-Uni, la crise du logement est récurrente, avec un manque de logements abordables et des problèmes de qualité du parc de logements. Cependant, ces problèmes ne sont pas comparables à l'ampleur de la crise du logement qui frappe une grande partie du monde.

L'ONU estime que la population mondiale augmentera de deux milliards de personnes supplémentaires d'ici 2050, la plus grande partie provenant des pays en développement d'Afrique et d'Asie. Des centaines de millions de logements supplémentaires seront nécessaires dans ces régions au cours des prochaines décennies. Dans le même temps, un autre problème se profile: notre besoin de réduire nos émissions mondiales de gaz à effet de serre de 60% afin de maintenir le réchauffement climatique moyen en dessous de 2 ° C.

Le monde doit construire plus de deux milliards de nouvelles maisons au cours des 80 prochaines années

Une grande partie du logement moderne est construit avec deux matériaux: les briques cuites et le béton. Ceux-ci ont bien servi en termes de résistance mécanique, de durabilité et de facilité d'utilisation. Leur principal inconvénient réside dans leur impact environnemental - en particulier, les émissions de carbone associées à leur production.

Les deux matériaux ont besoin de températures élevées pour provoquer les changements chimiques qui leur permettent d'atteindre leur résistance mécanique. Ces températures sont typiquement supérieures à 1000 ° C pour la cuisson des briques et à 1450 ° C pour la production de ciment. La production de ciment représente à elle seule entre 5 et 10% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Compte tenu de l'ampleur des réductions des émissions de gaz à effet de serre requises et du nombre important de maisons qui devront être construites, il est clair que nous avons besoin de nouveaux matériaux de construction.

Les bâtiments faits de terre peuvent éventuellement s'éroder et s'effondrer parce que les briques d'argile crue ne contiennent aucun type d'agent stabilisant.

Solide, abordable, durable
Ces matériaux de construction doivent offrir des avantages comparables au béton et à la brique - mais avec un impact acceptable sur l'environnement, et ils devront être abordables et socialement désirables dans les pays en développement où la construction de logements sera la plus importante.

Il n'y aura pas un seul matériau qui remplace la brique et le béton. Au lieu de cela, il y aura probablement toute une gamme de nouveaux matériaux de construction et de technologies du bâtiment, chacun adapté à différentes régions pour refléter leurs ressources locales, leur climat et leur culture. Un matériau candidat prometteur que nous avons étudié dans nos recherches en cours sur des briques plus solides et plus durables pour l'avenir, sont les matériaux de sol stabilisés par des géopolymères (GSSM).

Un géopolymère est une substance dure et durable semblable au ciment, faite de chaînes d'aluminium, de silicium, d'atomes de métal alcalin et d'oxygène. Les matériaux à base de géopolymères sont une jeune famille de matériaux fabriqués par l'homme, démontrés pour la première fois en 1940. Ils peuvent être fabriqués de différentes manières en utilisant des ingrédients de départ différents, mais utilisent principalement des déchets industriels tels que les cendres des centrales au charbon.

Certains matériaux géopolymères ont déjà été utilisés dans la construction depuis les années 1970, mais généralement en petits volumes pour des applications spécialisées. Il existe un potentiel inexploité dans l'utilisation du sol comme ingrédient de départ, que l'on trouve en grande quantité sur une grande partie de la planète.

Les matériaux de sol stabilisés par géopolymère sont fabriqués selon un processus simple. Le sol (prélevé sous la précieuse couche de surface) est mélangé à une solution d'activation alcaline qui contient des produits chimiques similaires à ceux trouvés dans les produits d'entretien ménager. Cette solution activante dissout les minéraux argileux dans le sol jusqu'à leurs atomes constitutifs. Le mélange résultant a une consistance de type pâte à modeler et peut être façonné dans des moules. Les briques moulées sont chauffées à 80-100 ° C. Pendant la cuisson, les atomes dissous se réarrangent pour former un géopolymère. Une fois cuit, le géopolymère résistant qui a été formé dans le processus agit pour stabiliser le sol restant, formant la brique finale.

Les avantages potentiels de GSSM sont les basses températures nécessaires pour chauffer la brique, et l'abondance de l'ingrédient de départ : le sol. Selon le sol, la recette chimique et le procédé de chauffage utilisés, ces briques pourraient demander la moitié des émissions de carbone du béton et un quart de la quantité produite par les briques conventionnelles.

Le GSSM ne serait pas utilisé dans des applications à haute résistance comme les immeubles de grande hauteur, mais il pourrait être un très bon remplacement du béton dans les habitations basses et moyennes, ce qui représente la plus grande proportion de nouveaux logements construits dans les pays en développement.

Ces matériaux doivent encore être prêts commercialement. Bien que les briques aient été faites de cette façon en utilisant des sols individuels, il reste encore du travail à faire pour concevoir un «livre de recettes chimiques» pour différents types de sols, car sa composition varie d'une région à l'autre.

Bien que le sol lui-même soit abondant, les solutions d'activation alcaline actuellement utilisées nécessitent des produits chimiques industriels. Bien que ces produits soient disponibles en grandes quantités et relativement peu coûteux, d'autres recherches sont nécessaires pour identifier des sources locales plus abondantes pour la solution d'activation, telles que les cendres végétales provenant des déchets agricoles.

La brique de terre est stabilisée, ce qui la rend plus durable et elle n'a pas besoin d'être chauffée à des températures extrêmement élevées comme les briques traditionnelles et le ciment dans sa fabrication.
Mis à part les défis techniques, il y aura aussi une bataille de persuasion. Étant donné qu'une grande partie du monde s'est éloignée des habitations traditionnelles à base de terre au cours des dernières années, il faut une culture de confiance - plutôt que le conservatisme - à propos de l'utilisation de matériaux innovants pour les maisons.

Les enjeux sont élevés - l'offre de logements et le changement climatique sont deux des plus grands problèmes de notre temps. Ces briques plus durables pourraient bien être

Source The Conversation par Claudio Allia, CC BY-SA