Les résidus de café usagés (SCG, pour spent coffee grounds) représentent une source de déchets organiques massifs, contribuant de manière significative aux émissions de méthane, un gaz à effet de serre 21 fois plus nocif que le CO₂. En parallèle, l’industrie du béton, en pleine expansion, exerce une pression importante sur les ressources naturelles, notamment le sable, dont l’extraction excessive compromet la durabilité environnementale.
Ces défis environnementaux nécessitent une approche novatrice pour intégrer les SCG dans des applications industrielles, notamment comme substitut des granulats fins (sable) dans le béton.
Pyrolyse : une technologie clé pour valoriser les SCG
Les SCG, en raison de leur forte teneur organique, ne peuvent pas être utilisés directement dans les mélanges de béton structurel. Cependant, la pyrolyse, un procédé thermique de décomposition, permet de transformer ces résidus en biochar, un matériau stable et riche en carbone. Deux températures de pyrolyse, 350 °C et 500 °C, ont été testées dans cette étude, révélant des résultats contrastés.
- À 350 °C : Le biochar obtenu (350CBC) améliore considérablement les propriétés mécaniques du béton, avec une augmentation de 29,3 % de la résistance à la compression à 28 jours pour un remplacement de 15 % du sable.
- À 500 °C : Bien que le biochar obtenu soit encore poreux, une fragilité accrue et des microfissures dans la matrice de béton entraînent une baisse des performances mécaniques.
Méthodologie scientifique et résultats
Les recherches ont analysé les SCG bruts et pyrolysés sous plusieurs angles :
- Analyses physico-chimiques : Le biochar pyrolysé à 350 °C présente une meilleure intégration avec la matrice cimentaire, notamment grâce à une porosité favorable permettant une cure interne.
- Tests mécaniques : Les mélanges contenant 350CBC jusqu’à 15 % de remplacement offrent une résistance mécanique comparable, voire supérieure, à celle des mélanges témoins.
- Impact sur l’hydratation du ciment : Les composés organiques lixiviés par les SCG bruts entravent les réactions d’hydratation, tandis que la pyrolyse à 350 °C élimine cet effet négatif.
Avantages multiples du recyclage des SCG
- Environnementaux : Réduction des émissions de méthane et de la dépendance à l’extraction de sable naturel.
- Économiques : Création d’un marché pour le biochar issu des SCG, avec des applications prometteuses dans l’industrie de la construction.
- Sociétaux : Développement d’emplois dans la collecte, la transformation et l’intégration des SCG dans le béton.
Recommandations pour l’avenir
Les résultats encourageants de cette étude suggèrent des pistes pour des recherches futures :
- Études sur la durabilité à long terme des bétons contenant du 350CBC.
- Exploration d’autres températures de pyrolyse pour optimiser les propriétés du biochar.
- Évaluations de l’impact des SCG sur d’autres propriétés du béton, comme la perméabilité et la résistance aux attaques chimiques.
La transformation des résidus de café en biochar utilisable dans le béton illustre un modèle innovant d’économie circulaire. En intégrant ces déchets organiques dans des applications industrielles, il est possible de répondre à des enjeux environnementaux majeurs tout en renforçant la durabilité de l’industrie du béton.
Source de l’article : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652623023636?via%3Dihub
