Les cendres de grignons d'olive sont prometteuses comme substitut écologique du ciment

Résumé

Une étude publiée dans la revue Materials a exploré l'utilisation de cendres de grignons d'olive comme alternative durable au ciment Portland ordinaire dans les mortiers afin de réduire l'impact environnemental de la production de ciment. Cette recherche a révélé que jusqu'à 20 % de cendres de grignons pourraient être utilisées dans les mélanges de mortier pour réduire les émissions de dioxyde de carbone sans perte significative de performances mécaniques. Des études complémentaires sont toutefois nécessaires pour évaluer la durabilité à long terme et les performances en conditions réelles.

Une nouvelle étude a étudié l’utilisation de cendres de grignons d’olive comme substitut partiel durable du ciment Portland ordinaire dans le mortier. 

La production de ciment étant une contributeur majeur En ce qui concerne les émissions mondiales de dioxyde de carbone, la recherche vise à réduire les impacts environnementaux de l’industrie.

Publiée dans un numéro spécial de la revue Materials, l'étude évalue comment la combinaison de cendres de grignons affecte les propriétés physiques, mécaniques et de durabilité du mortier afin de déterminer son adéquation à une utilisation à grande échelle.

Les cendres de grignons d'olive proviennent de l'incinération des grignons d'olive (pellicules, pulpe et noyaux d'olives résiduels). Une fois broyée, la poudre obtenue contient d'importantes quantités de dioxyde de carbone, de silice et de chaux. 

Comparé au ciment Portland ordinaire, son poids plus léger et sa granulométrie plus fine influencent les caractéristiques du mortier telles que la densité et la maniabilité (la facilité avec laquelle le mortier peut être mélangé, placé et compacté).

Des échantillons de mortier ont été créés en remplaçant le ciment Portland par des cendres de grignons par incréments de dix pour cent jusqu'à 50 pour cent. 

Chaque mélange a été soumis à des tests de fluidité (la capacité du mélange à couler et à s'étaler en place une fois coulé), de résistance, d'absorption d'eau et de résistance aux cycles de gel-dégel sur des périodes de sept, 28 et 90 jours.

Les chercheurs ont constaté que la maniabilité et la fluidité du mortier diminuaient à mesure que les niveaux de cendres de grignons augmentaient. 

À des niveaux allant jusqu'à dix pour cent, les échantillons de mortier ont montré des changements minimes dans la densité apparente humide et le temps d'écoulement, indiquant leur adéquation aux applications pratiques.

Entre 20 et 20 %, les mélanges devenaient plus difficiles à travailler, mais conservaient un écoulement acceptable. Au-delà de - %, les débits étaient considérablement affectés.

Les tests de résistance à la compression et à la flexion ont donné des résultats similaires, avec des niveaux de marc allant jusqu'à 20 pour cent présentant une résistance réduite, mais restant dans la plage acceptable pour les mortiers structurels. 

Les chercheurs ont noté que la résistance a continué d’augmenter sur 90 jours, ce qui est cohérent avec l’activité des réactions pouzzolaniques – les processus chimiques par lesquels certains matériaux, comme les cendres, réagissent avec l’eau et le ciment pour former des composés liants qui améliorent la résistance et la durabilité du béton au fil du temps.

Les tests de résistance au gel-dégel ont confirmé la limite de 20 % pour les niveaux de cendres de marc. Au-delà de ce seuil, les mélanges présentaient une vulnérabilité importante.

L'absorption d'eau, qui peut entraîner des dommages liés à la durabilité et une dégradation des performances, a augmenté dans les échantillons avec des niveaux de cendres de marc supérieurs à dix pour cent. 

Tous les échantillons ont montré une absorption maximale de 6.92 %, ce qui se situe bien dans la fourchette de 15 à - % jugée acceptable pour une performance adéquate à long terme.

Il est intéressant de noter que le mélange à dix pour cent a montré une absorption légèrement inférieure à celle du mélange témoin de ciment Portland ordinaire. Ce phénomène a été attribué aux fines particules de cendres qui comblaient les vides et affinaient la structure des pores du mélange.

Une analyse environnementale a comparé la consommation d’énergie et les émissions de dioxyde de carbone de la production de mortier à base de cendres de grignons à celles du mélange témoin, qui est entièrement composé de ciment Portland ordinaire. 

Les émissions de dioxyde de carbone ont été calculées sur la base de la production d’électricité en Algérie, où l’étude a été menée.

La production du mélange témoin a consommé 1,000 500 kilowattheures par tonne (kWh/t) et émis 2 kilogrammes de dioxyde de carbone par tonne (kg CO-/tonne). 

En revanche, la production du mélange à 953.5 % de cendres de grignons a consommé 476.75 kWh/t et produit 2 kg de CO20/t, tandis que celle du mélange à 907 % a consommé 453.5 kWh/t et produit 2 kg de CO-/t.

Les auteurs concluent que les mélanges à 20 et - pour cent sont associés à une diminution significative de l'impact environnemental tout en maintenant des performances mécaniques acceptables, ce qui soutient leur candidature en tant que matériaux de construction respectueux de l'environnement. 

Ils estiment cependant que des études plus approfondies sont nécessaires pour examiner la durabilité à long terme, le comportement microstructural et les performances dans des conditions réelles. 

Ils notent également qu’une adoption plus large nécessiterait que ces matériaux soient intégrés dans les codes et spécifications de construction mis à jour.