Les bétons des ouvrages dont le constituant principal est le ciment sont soumis à un phénomène naturel de carbonatation.
La carbonatation : un phénomène naturel pour piéger le CO2 dans le béton
La carbonatation se traduit par un piégeage du CO2 pendant l’ensemble du cycle de vie du matériau. Elle se poursuit lors de la phase de fin de vie de l’ouvrage, lorsque les granulats concassés issus de sa déconstruction sont stockés à l’air libre.
Il en résulte un bilan environnemental du ciment beaucoup plus faible que ce que l’on pourrait imaginer.
La carbonatation du béton est un phénomène indissociable de ce matériau de construction. Pendant la durée d’utilisation de l’ouvrage, le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère pénètre dans le béton à partir de la surface du matériau. Il peut alors réagir avec les produits résultant de l’hydratation du ciment et produire du calcaire
Des recherches sur le piégeage du CO2
Des chercheurs de l’IFSTTAR (Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l’Aménagement et des Réseaux ex LCPC) ont mené ces dernières années des études approfondies sur la carbonatation selon trois axes :
- Quantification de la quantité de CO2 pouvant être fixée dans le béton du fait de la carbonatation pendant la durée d’utilisation de l’ouvrage et justification de la pertinence de l’intégration de la carbonatation atmosphérique dans le bilan carbone des matériaux cimentaires ;
- Détermination de la quantité de CO2 pouvant être fixée de manière complémentaire pendant la phase de valorisation des granulats issus de bétons de démolition ;
- Amélioration grâce à la carbonatation des propriétés physiques et mécaniques des granulats de béton concassé destinés à être recyclés dans du béton.
Des résultats convaincants
Durant la vie de l’ouvrage, le béton piège ainsi du dioxyde de carbone à hauteur de 10 à 15 % du CO2 émis lors de la décarbonatation du calcaire nécessaire à la fabrication du clinker.
À la fin de vie de l’ouvrage, la carbonatation peut aussi être exploitée pour fixer du CO2 dans la pâte de ciment durcie d’un béton de démolition.
Des résultats récents montrent qu’il est alors possible de recapter jusqu’à 50 % de CO2 supplémentaire. Par ailleurs, cette carbonatation est particulièrement favorable à une amélioration de la qualité du granulat recyclé issu du béton de démolition, facilitant ainsi sa réutilisation.
je rédige actuellement un article pour la fondation Médiachimie
Pourriez vous m'indiquer quel est le pourcentage de CO2 adsorbé par m2 lors de la carbonatation ?
Je vous remercia par avance de votre retour
Cordialement
Odile Garreau
Mine de rien, la question est complexe et forcément, la réponse de notre expert aussi !
« Le taux de carbonatation du béton est calculé selon la méthode définie dans les Règles de définition des Catégories de Produits (RCP) du béton EN 16757.
La quantité de dioxyde de carbone absorbée dépend de la surface de béton exposée à l'air, de la qualité du béton et de l'environnement auquel il est exposé.
Un béton mince et faiblement résistant peut être complètement carbonaté en quelques années. Pour un béton armé de haute performance et de structure de masse, le taux de carbonatation sera minimal jusqu’à sa démolition et son concassage.
L’absorption par les surfaces en béton du CO2 par carbonatation se fait pendant toute la durée de vie de référence.
L’absorption de CO2 en kg par m2 de béton pendant t années peut être calculée comme suit :
Absorption de CO2 = k*k_k*(√t/1000)*U_tcc*C*(D_c)
Où :
• k est le facteur k [mm/an]. Le facteur k est dépendant des conditions d’exposition du béton et de la classe de résistance
• k_k est la correction du facteur k pour les ciments autres que le ciment Portland CEM I ou pour du béton avec des additions minérales
• t est la durée [années]
• U_tcc est l’absorption théorique maximale, en kg de CO2/kg de ciment
• C est la teneur en ciment en kg/m3 de béton
• D_c est le degré de carbonatation
L’EN 16757 présente les différentes valeurs admissibles pour les facteurs ci-dessus, pour chaque composition et destination du béton.
En conclusion : je ne peux donc pas vous donner un résultat précis de carbonatation au m² puisqu’il dépend de la composition et de la destination du béton. De plus, il sera difficile de raisonner de la même façon pour une poutre, une dalle, un mur extérieur, etc.
En revanche, on peut admettre que le béton se carbonate entre 10 et 15 % selon le produit (exemple ci-dessous : 22,5 kg CO2 sur un total de 197 kg CO2/m3).
1 m3 de béton sans armature (2310 kg) = 197 kg de CO2 qui se répartissent ainsi dans le process :
• Ciment livré =171,5 kg CO2/m3
• Autres constituants et fabrication = 10,9 kg CO2/m3
• Transport et chantier = 16,5 kg CO2/m3
• Déconstruction et transport = 20 kg CO2/m3
• Carbonatation (durée et fin de vie du bâtiment) = 22,5 kg CO2/m3 »
Vous en souhaitant une bonne lecture,
Bien à vous, l'équipe Infociments