Le béton dérivé du CO2 peut construire un avenir net négatif

Dans un monde caractérisé par une population croissante et un secteur de la construction en pleine expansion, comment pouvons-nous empêcher la construction de logements de nuire à notre climat ? Le béton est le deuxième matériau le plus consommé sur Terre, mais son ingrédient clé, le ciment, est responsable de 7 % des émissions anthropiques mondiales de CO2. La réponse pourrait venir de rien - les matériaux de construction dérivés du CO2 - écrit Eve Pope, analyste technologique chez IDTechEx

Le nouveau rapport IDTechEx « Utilisation du dioxyde de carbone 2024-2044 : technologies, prévisions de marché et acteurs » explore de nombreuses façons de valoriser le dioxyde de carbone capturé pour créer des produits utiles. Parmi ceux-ci, les matériaux de construction dérivés du CO2 se sont montrés particulièrement prometteurs en raison de l'amélioration des performances et de la compétitivité des coûts, ainsi que des avantages en matière de durabilité. IDTechEx prévoit que plus de 170 millions de tonnes de CO2 capturé seront utilisées dans les matériaux de construction d'ici 2044.

Le dioxyde de carbone peut être utilisé dans la production de béton de trois manières différentes : injection de CO2 pendant le durcissement du béton préfabriqué, injection de CO2 pendant le mélange du béton prêt à l'emploi et formation d'agrégats/additifs carbonatés.

Étapes de production du béton avec opportunités d'utilisation (CO2U) et de captage du carbone (CC) étiquetées. Source : IDTechEx

Contrairement à d'autres voies d'utilisation du dioxyde de carbone, telles que la conversion aux carburants électroniques, qui nécessitent de grandes quantités d'énergie et d'hydrogène vert (souvent d'un coût prohibitif), la chimie de base de la minéralisation qui sous-tend l'absorption du CO2 lors de la fabrication du béton est favorisée thermodynamiquement et nécessite moins d'énergie. -intensif car des carbonates métalliques stables se forment. Ces carbonates représentent effectivement une séquestration permanente du CO2, de sorte que les matériaux de construction dérivés du CO2 servent simultanément d’utilisation et de stockage du dioxyde de carbone. Le procédé est compatible avec de nombreuses sources différentes de CO2.

Valoriser les déchets

En plus des déchets de CO2, les flux de déchets solides peuvent également être valorisés en nouveau béton en utilisant la chimie de minéralisation du CO2 pour former des carbonates. Par exemple, parmi les acteurs du béton dérivé du CO2, citons la société suisse Neustark, qui utilise la réaction du CO2 avec le béton démoli pour stocker le dioxyde de carbone et produire des granulats de béton. Un autre producteur de granulats, OCO Technology, basé au Royaume-Uni, utilise à la place du CO2 et des déchets issus des processus thermiques industriels. Pendant ce temps, le géant des matériaux de construction Heidelberg Materials poursuit ses activités de R&D sur le recyclage du béton en utilisant du CO2 pour former un substitut au ciment. Les scories d'acier sont explorées par des sociétés telles que Carbonaide et CarbiCrete pour remplacer le ciment lors du durcissement assisté par CO2. Des revenus supplémentaires peuvent être générés grâce aux redevances d’élimination des déchets, certains acteurs du béton dérivé du CO2 déclarant avoir déjà atteint la parité de prix avec les opérateurs historiques.

Accélérer l’adoption

La production de béton génère généralement de faibles marges et la volonté de payer une prime verte est faible. Par conséquent, le déploiement généralisé du béton dérivé du CO2 reposera sur les acteurs de la technologie d’utilisation du CO2, créant des solutions faciles à adopter et perturbant le moins possible les processus de fabrication existants. Dans le domaine du durcissement assisté par CO2, certains acteurs ont ciblé des chambres de durcissement pouvant être modernisées. Ailleurs, des solutions plug-and-play et d'unités mobiles sont également commercialisées.

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L'année 2023 a vu la publication de plusieurs normes ASTM concernant la cure assistée par le CO2, améliorant ainsi la confiance dans la sécurité et la qualité du béton préfabriqué dérivé du CO2. Même si de nombreux matériaux de construction dérivés du CO2 n'ont pas encore atteint la parité de prix avec le béton conventionnel, certains clients sont prêts à payer plus cher en raison de performances améliorées (telles qu'une résistance plus élevée et une esthétique améliorée).

Aller au-delà du zéro net

L’absorption directe de CO2 dans le béton peut être un processus net zéro si le dioxyde de carbone provient d’une source ponctuelle fossile (telle qu’une centrale électrique au charbon) ou un processus net négatif si du CO2 biogénique ou directement capté dans l’air est utilisé. En 2023, une collaboration entre la société de capture directe de l'air (DAC) Heirloom et l'acteur du béton dérivé du CO2 CarbonCure a stocké pour la première fois le CO2 capturé de l'air ambiant dans le béton.

Mais le béton dérivé du CO2 est-il toujours net-négatif si l’on considère le CO2 rejeté lors de la production de ciment ? La formation de carbonates métalliques lors de la minéralisation du CO2 peut augmenter la résistance du béton et réduire la quantité de ciment nécessaire. Alternativement, certains additifs carbonatés peuvent agir comme matériaux cimentaires supplémentaires et remplacer le ciment. Ainsi, selon l’analyse des acteurs réalisée par IDTechEx, plusieurs peuvent produire des produits en béton à bilan carbone négatif. Le stockage permanent du CO2 dans le béton permet aux acteurs de vendre des crédits d’élimination de dioxyde de carbone de grande valeur sur le marché volontaire du carbone.

Données d'empreinte carbone de 12 acteurs du béton dérivé du CO2. Source : IDTechEx

La voie à suivre

Bien que la production de béton dérivé du CO2 soit plus coûteuse que celle du béton conventionnel, des revenus peuvent être générés par les frais d’élimination des déchets et la vente de crédits carbone, certains acteurs déclarant déjà atteindre la parité des prix. À l'avenir, un soutien réglementaire plus fort (par exemple, une tarification accrue du carbone) accélérera encore l'adoption, IDTechEx prévoyant que plus de 170 millions de tonnes de CO2 capturé seront utilisées dans les matériaux de construction d'ici 2044. Avec le développement continu des solutions de captage du carbone pour les fours à ciment, Le CO2 pourrait provenir de la production de ciment, créant ainsi une solution circulaire.

Pour en savoir plus sur le nouveau rapport IDTechEx « Utilisation du dioxyde de carbone 2024-2044 : technologies, prévisions de marché et acteurs », y compris des exemples de pages téléchargeables, veuillez visiter www.IDTechEx.com/CO2U.

Pour plus d'informations sur le portefeuille d'études de marché CCUS (captage, utilisation et stockage du carbone) d'IDTechEx, veuillez vous référer aux « Marchés du captage, de l'utilisation et du stockage du carbone (CCUS) 2023-2043 » d'IDTechEx et « Marchés de l'élimination du dioxyde de carbone (CDR) 2023 ». -2040 : Technologies, acteurs et prévisions ».

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