Des chercheurs du Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) en Australie ont développé des « briques intelligentes en termes d’énergie » qui peuvent être fabriquées en mélangeant de l’argile avec des déchets de verre et des cendres de charbon. Ces briques peuvent contribuer à atténuer les effets négatifs de la fabrication traditionnelle de briques, un processus énergivore qui nécessite une extraction d’argile à grande échelle, contribue fortement aux émissions de CO2 et génère beaucoup de pollution atmosphérique.
Selon les chercheurs du RMIT, « les fours à briques dans le monde consomment chaque année 375 millions de tonnes (~ 340 millions de tonnes métriques) de charbon, ce qui équivaut à 675 millions de tonnes d’émissions de CO2 (~ 612 millions de tonnes métriques). » Cela dépasse les émissions annuelles combinées de dioxyde de carbone de 130 millions de véhicules de tourisme aux États-Unis.
Les briques économes en énergie reposent sur un matériau appelé déchet RCF. Il contient principalement de fins morceaux de verre (92 %) issus du processus de recyclage, ainsi que des matériaux céramiques, du plastique, du papier et des cendres. La plupart de ces déchets finissent généralement dans les décharges, où ils peuvent provoquer une dégradation des sols et de l'eau. Cependant, les auteurs de l'étude notent : « L'utilisation des déchets FCR dans les briques en terre cuite offre une solution potentielle à la crise mondiale croissante des déchets et réduit le fardeau des décharges. »
Qu’est-ce qui rend les briques « intelligentes en termes d’énergie »
Par rapport aux briques traditionnelles, les nouvelles briques économes en énergie ont une conductivité thermique inférieure : elles retiennent la chaleur plus longtemps et subissent un chauffage plus uniforme. Cela signifie qu'ils peuvent être fabriqués à des températures de cuisson plus basses. Par exemple, alors que les briques d'argile ordinaires sont cuites (un processus au cours duquel les briques sont cuites dans un four afin qu'elles deviennent dures et durables) à 1 050 °C, les briques économes en énergie peuvent atteindre la dureté requise à 950 °C, ce qui permet d'économiser 20 %. de l'énergie nécessaire à la fabrication traditionnelle de briques.
En se basant sur les briques produites dans leur laboratoire, ils ont estimé que « chaque cycle de cuisson entraînait une valeur potentielle pouvant atteindre 158 460 dollars grâce à une réduction de 417 tonnes de CO2, résultant d’une réduction de 9,5 % de la température de cuisson ». Donc, fondamentalement, si un fabricant passe des briques en terre cuite ordinaires aux briques économes en énergie, il finira par économiser des milliers de dollars sur sa facture d’électricité et ses fours rejetteront moins de CO2 dans l’atmosphère terrestre. Si l’on considère les 1 400 milliards de briques fabriquées chaque année, les économies sont substantielles.
Mais les fabricants de briques ne sont pas les seuls à en bénéficier. « Les briques caractérisées par une faible conductivité thermique contribuent à un stockage et une absorption efficaces de la chaleur, créant un environnement plus frais en été et un confort plus chaud en hiver. Cet avantage se traduit par des économies d’énergie pour la climatisation, bénéficiant aux occupants de la maison ou du bâtiment », expliquent les auteurs de l’étude.
Les tests menés par les chercheurs suggèrent que les résidents d'une maison à un étage construite avec des briques économes en énergie économiseront jusqu'à 5 % sur leurs factures d'énergie par rapport à ceux vivant dans une maison faite de briques d'argile ordinaires.
Fabriquer et tester des briques économes en énergie
Les briques ordinaires sont faites d'argile, d'eau et de sable. Cependant, les briques économes en énergie utilisent 20 % de cendres de charbon et 15 % de déchets de verre fin. Ces déchets RCF sont mélangés à des particules d'argile broyées puis séchés au four. De l'eau est ensuite ajoutée au mélange séché, ce qui donne lieu à la production de briques de couleur verte qui sont séchées à l'air pendant 48 heures.
Ensuite, les briques sont placées dans un four où elles sont cuites à 950°C, pour finalement devenir les briques économes en énergie souhaitées. "Nous pouvons également produire des briques légères dans une gamme de couleurs allant du blanc au rouge foncé en modifiant nos formulations", a déclaré Dilan Robert, l'un des chercheurs et professeur agrégé au RMIT.
L'équipe a testé la résistance et la durabilité des briques, en les comparant à des briques en terre cuite ordinaires. Lorsqu'ils ont mesuré la résistance à la compression de ces dernières, les briques ont résisté à 23,1 mégapascals (MPa) avant de se briser. Cependant, pour les briques contenant 15 % de déchets de verre, elle était de 31,6 MPa, ce qui indique une durabilité et une résistance supérieures.
« Plus de 100 briques ont été fabriquées sous différentes températures de cuisson et testées dans le cadre de cette étude pour garantir une conformité totale aux normes de construction. Toutes les briques fabriquées et cuites à 950 °C à partir de déchets RCF ont dépassé les normes et normes de conformité de l'industrie, démontrant ainsi leur adéquation à la construction », notent les auteurs de l'étude.
Le processus de fabrication de briques économes en énergie répond également aux principales exigences de conformité des briques en terre cuite définies par Standards Australia. De plus, « l’utilisation de déchets FCR dans la production de briques offre un potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre, avec une réduction de 7 % par rapport aux briques témoins », ajoutent les auteurs de l’étude.
L’heure de la production de masse ?
Il a fallu quatre ans aux chercheurs du RMIT pour parvenir à la formulation parfaite de briques économes en énergie ; ils avaient commencé à travailler sur des briques économes en énergie en 2020. Pour organiser les déchets RCF pour leurs expériences, ils ont collaboré avec Visy, une entreprise basée en Australie spécialisée dans le recyclage des déchets de verre rejetés dans de nouveaux emballages en verre.
Visy avait du mal à trouver un moyen d'utiliser des morceaux de verre de taille inférieure à 3 millimètres. Il n’était pas possible de fabriquer de nouveaux produits en verre à partir de ces pièces, et la plupart d’entre elles finissaient dans les décharges. Ainsi, lorsque l'équipe RMIT l'a approché avec l'idée de briques économes en énergie, « l'entreprise était ravie de trouver une solution pour les matériaux qui ne peuvent pas être recyclés dans les emballages alimentaires et de boissons », a déclaré Paul Andrich, un représentant de Visy, dans un communiqué de presse. .
Les briques économes en énergie sont désormais prêtes à l’emploi, mais les chercheurs doivent encore relever certains défis. Par exemple, ils n’ont produit qu’un nombre limité de briques en laboratoire. La question cruciale sera de savoir si les briques produites en série sont aussi économes en énergie, respectueuses de l’environnement et commercialement viables que les échantillons de laboratoire.
"Nous nous concentrons sur l'intensification du processus de production pour faciliter la commercialisation de nos briques innovantes en collaboration avec les fabricants de briques de Melbourne", a déclaré Robert.
