Des déchets issus de nos toilettes pourraient servir à fabriquer un béton plus résistant, tout en remplaçant une partie du ciment.
Les chercheurs ont utilisé des boues provenant d'une installation de traitement en Inde. Elles ont été séchées, puis chauffées entre 350 et 450 °C avec très peu d'oxygène. Ce traitement produit une poudre riche en carbone appelée biochar.
Éprouvettes cylindriques, cubiques et prismatiques de béton contenant du biochar, préparées pour des essais mécaniques. Crédit : auteurs de l’étude, Scientific Reports, CC BY 4.0.
Cette poudre a ensuite remplacé une partie du ciment dans plusieurs mélanges. Les chercheurs ont testé des proportions de 5, 10 et 15 %. Ils ont mesuré leur résistance, leur capacité à absorber l'eau, leur porosité et leur retrait au cours du séchage. Un béton classique servait de référence.
Les résultats deviennent particulièrement intéressants après 91 jours de durcissement. Avec 10 % du ciment remplacé, la résistance à la compression augmente de 21 % par rapport au béton témoin. La résistance à la flexion progresse de 42 %. Le mélange contenant 5 % de biochar obtient aussi de bons résultats, avec des hausses respectives de 20 et 36 %.
Pour comprendre ce gain, il faut regarder la poudre de plus près. Le biochar contient de nombreux pores minuscules capables de retenir de l'eau. Celle-ci reste alors disponible pendant le durcissement du ciment. Ses particules très fines peuvent également occuper de petits espaces entre les autres constituants, ce qui rend la matière plus dense.
Le biochar contient aussi de la silice. Celle-ci participe à des réactions chimiques qui produisent davantage de composés contribuant à la solidité du béton. Au microscope, le mélange à 5 % présente ainsi une structure plus dense et mieux liée que le béton classique.
Ajouter davantage de biochar n'améliore cependant pas indéfiniment le matériau. Avec 15 % de remplacement, les chercheurs observent davantage de pores et de zones moins bien liées. Les performances restent donc très dépendantes du dosage. Les essais montrent aussi que les mélanges à 5 et 10 % conservent des propriétés intéressantes concernant l'absorption d'eau et le retrait.
Avant d'envisager des bâtiments utilisant ce matériau, d'autres essais seront nécessaires. L'étude n'a notamment pas évalué son comportement face aux cycles de gel et de dégel, au sel ou aux températures extrêmes. Elle n'a pas non plus mesuré directement le bilan carbone obtenu en remplaçant une partie du ciment.