Le ciment aux cendres volantes est un ingrédient principal dans certains bétons qui est souvent utilisé comme alternative au ciment Portland, qui est une base de béton plus traditionnelle. La cendre elle-même est un sous-produit de la combustion du charbon, mais une fois transformée en ciment, la cendre se lie généralement de manière à neutraliser de nombreux produits chimiques et toxines qui ont rendu la combustion du charbon si controversée ces dernières années. En tant que tel, le ciment est souvent considéré comme un moyen non seulement de nettoyer l’industrie du charbon, mais aussi de laisser moins d’empreinte et de réduire l’énergie nécessaire pour former toutes sortes de projets et de structures en béton. Il est souvent présenté comme une solution de bétonnage verte, bien que ce ne soit pas sans critiques. Les cendres volantes sont normalement considérées comme adaptées à toutes sortes de projets concrets, mais de nombreux endroits ont fixé des limites à la quantité pouvant être utilisée à la fois en attendant d’autres rapports d’impact environnemental. Bien que de nombreux produits chimiques nocifs associés à la combustion du charbon soient liés au ciment, on ne sait pas si ou dans quelles conditions ils peuvent recommencer à s’échapper.
Les bases de la combustion du charbon
Lorsque le charbon et les déchets sont brûlés dans les centrales électriques, ils créent un sous-produit non combustible appelé cendres de charbon. Deux types distincts de particules de cendres composent les cendres de charbon : les cendres résiduelles, qui s’accumulent au fond des fours à charbon, et les cendres volantes, qui sont emprisonnées dans les cheminées lorsqu’elles volent vers le haut et vers l’extérieur. La grande majorité des matériaux non combustibles sont des cendres volantes, qui remontent dans les gaz de combustion et se coincent dans les cheminées et les cheminées. Ces résidus doivent être nettoyés et éliminés régulièrement. Une façon de réutiliser ce matériau est de le combiner avec d’autres matériaux pour créer un ciment.
Utilisations dans le béton
L’une des utilisations les plus courantes du ciment de cendres volantes est comme additif pour former du béton. Le béton est traditionnellement fabriqué avec du ciment Portland, une substance pulvérulente à base de clinker moulu, de sulfate de calcium et d’autres additifs mineurs. Le clinker est un matériau généralement composé de calcaire et de minéraux, qui sont concassés et broyés ensemble, puis chauffés. Du sulfate de calcium est ajouté et le clinker est broyé en poudre de ciment. Le processus nécessite une grande quantité d’énergie; il a une empreinte carbone énorme et représente environ 7 à 8 % du dioxyde de carbone émis chaque année.
Les cendres volantes, qui sont en grande partie composées de dioxyde de silicium et d’oxyde de calcium, peuvent être utilisées comme substitut du ciment Portland ou comme complément à celui-ci. Les matériaux qui composent les cendres volantes sont pouzzolaniques, ce qui signifie qu’ils peuvent être utilisés pour lier – ou cimenter – des matériaux entre eux. Les matériaux pouzzolaniques ajoutent généralement de la durabilité et de la résistance au béton.
Potentiel de réduction de la contamination
Le béton fabriqué avec des cendres volantes est souvent considéré comme écologique. Il lie les produits chimiques toxiques présents dans les cendres volantes d’une manière qui devrait les empêcher de contaminer les ressources naturelles. L’utilisation de béton vert à la place ou en plus du ciment Portland consomme moins d’énergie, nécessite une exploitation minière moins invasive et réduit à la fois la consommation de ressources et les émissions de CO2.
Enquêtes sur l’impact environnemental global
Bien qu’elles ne soient pas considérées comme une matière dangereuse par la plupart des organismes de réglementation du monde, y compris l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA), les cendres volantes peuvent contenir des quantités considérables de matières toxiques. Il y a eu des incidents au cours desquels des cendres volantes se sont infiltrées dans les eaux souterraines, provoquant des cancers, des malformations congénitales et d’autres problèmes de santé. Dans de nombreuses régions, il n’existe aucune réglementation ou exigence de surveillance pour les entreprises qui créent et éliminent des cendres volantes. Les cendres qui ne sont pas utilisées pour fabriquer des produits tels que le ciment de cendres volantes sont souvent éliminées dans des décharges et des mines abandonnées.
On ne sait pas actuellement si le ciment fabriqué à partir de sous-produits de la combustion du charbon lixiviera des produits chimiques dans l’air ou le sol, et il existe très peu de données sur ce qui peut arriver à l’avenir lorsque le béton fabriqué avec lui s’altère et s’érode. Plusieurs agences environnementales, telles que l’EPA, le Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) et la California’s Collaborative for High-Performance Schools (CHPS), ont fixé des limites aux niveaux acceptables de mercure dans les cendres volantes utilisées dans le ciment de cendres volantes. On espère qu’en limitant certains des produits chimiques les plus dangereux trouvés dans les cendres volantes, les problèmes potentiels futurs pourront être minimisés.