Les matériaux de construction à empreinte carbone négative pourraient remplacer le béton

Le coût environnemental du béton traditionnel

Lorsque vous examinez le secteur de la construction aujourd’hui, il est évident que le béton est l’un des matériaux les plus largement utilisés. La majorité des nouvelles constructions repose sur le béton en raison de son coût abordable, de sa disponibilité et de sa flexibilité.

Statistiques du marché du béton

Le marché mondial du béton est actuellement évalué à 402,87 milliards de dollars, le marché américain du ciment dépassant $15,22 milliards en 2025 seulement. Cette demande provient de plusieurs sources, y compris des projets d’infrastructure gouvernementaux tels que les routes et autoroutes, qui représentaient 11 % de la demande.

Les centres de données ont également contribué à la récente expansion du marché du béton. Selon les rapports, les centres de données ont représenté 247 000 tonnes de béton en 2025, les analystes prévoyant une croissance encore plus importante de ce secteur en 2026.

La construction moderne est gaspilleuse

Plusieurs problèmes ont émergé concernant la demande croissante de matériaux de construction en béton. Tout d’abord, le processus est très néfaste pour l’environnement. Selon des rapports, la construction en béton représente 8 % des émissions mondiales de CO₂. Malheureusement, la méthode de fabrication actuelle est énergivore, nécessitant que le béton soit cuit à haute température pendant son processus de durcissement qui dure plusieurs semaines.

Technologies de construction durables

Conscients de la nécessité de trouver un équilibre et d’atteindre la durabilité, les ingénieurs ont passé d’innombrables heures à chercher des moyens de créer des technologies de construction durables. Ces stratégies englobent un large éventail d’approches, allant de l’utilisation de biomatériaux à des conceptions révolutionnaires nécessitant moins de matériaux pour être réalisées.

Source – WPI

L’une des méthodes les plus intéressantes que les ingénieurs ont explorées pour réduire les effets de la fabrication du béton est l’utilisation de structures à base d’hydrogel. Il s’agit d’un type de béton capable de résister à l’érosion hydraulique et de ne pas se dissoudre dans l’eau à des niveaux dangereux.

Problèmes des technologies de construction durables aujourd’hui

Des progrès ont été réalisés au cours de la dernière décennie de recherche visant à réduire l’impact environnemental de la fabrication du béton. Cependant, à ce jour, la plupart des approches ont nécessité des méthodes de fabrication complexes qui ne sont pas évolutives, ou au minimum un revêtement ou une couche protectrice supplémentaire. Ce manque de résultats a conduit de nombreux chercheurs à penser qu’il était presque impossible de créer des matériaux de construction à empreinte carbone négative via des méthodes à faible énergie.

Résultats de l’étude WPI : matériaux enzymatiques vs. béton

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Heureusement, les chercheurs de WPI n’ont pas reçu le mémo. L’étude « Durable, high‑strength carbon‑negative enzymatic structural materials via a capillary suspension technique ¹ » publiée dans la revue scientifique Matter explique comment l’équipe a pu créer des matériaux de construction à puits de carbone en utilisant des formations composites de minéralisation enzymatique.

Minéralisation catalysée par enzyme

Plus précisément, l’équipe a créé un mélange enzymatique conçu sur mesure ainsi qu’une stratégie de suspension capillaire qui leur a permis de capturer des minéraux de calcium précipités au sein d’une matrice carbone. Une fois intégrées dans la matrice, les particules se lient naturellement entre elles.

Matériau structurel enzymatique (ESM)

Cette approche élimine le besoin de méthodes de durcissement artificielles telles que la cuisson au four à haute température. Elle crée également un matériau moulable offrant une résistance structurelle comparable à celle des alternatives au béton. Au cœur de cette technologie se trouve l’utilisation de stratégies de durcissement thermique pour créer naturellement des composites ternaires reliés par du CaCO₃ avec une porosité et des propriétés mécaniques réglables.

Capture du CO₂

En plus d’être plus facile à fabriquer et moins nocif pour l’environnement, l’ESM présente un autre avantage majeur : il fonctionne réellement comme un puits de carbone. Les puits de carbone capturent le CO₂, le retirant de l’atmosphère et le stockant de façon permanente.

Source – Cell

Impressionnant, l’ESM possède des enzymes qui solidifient le CO₂ et le transforment en un matériau plus solide. Cette structure de capture du carbone lui confère un avantage majeur en termes d’impact environnemental. Sa conception carbone‑négative et ses capacités de puits de carbone alignent ce matériau directement avec les directives environnementales de l’ONU pour un avenir durable.

Test des matériaux de construction à puits de carbone

Nima Rahbar et son équipe ont testé leur nouveau matériau pour la résistance, la durabilité, l’hydro‑résistance et les capacités de capture du carbone. Ils ont également testé la résistance du matériau après qu’il ait été moulé en différentes formes et soumis à divers procédés, permettant à l’équipe d’affiner leur approche.

Résultats du test d’étude des matériaux de construction à puits de carbone

Les résultats de l’étude étaient positifs. Impressionnant, l’ESM a surpassé le béton en termes d’hydro‑résistance. De plus, les rapports ont montré que le matériau utilisait une microstructure d’hydrochar pour dépasser le béton traditionnel en termes de résistance structurelle.

Plus précisément, le matériau a enregistré une résistance à la compression moyenne de 25,8 MPa. Ce score place ces matériaux au-delà des capacités actuelles d’autres alternatives de construction durable, y compris les matériaux de construction vivants (LBM) et les matériaux vivants ingénierés (ELM).

Les ingénieurs ont également noté que la méthode de production était beaucoup plus respectueuse de l’environnement comparée au béton traditionnel. La création d’un mètre cube d’ESM ne produisait que 6 kg de CO₂ contre 330 kg nécessaires pour créer une quantité similaire de béton traditionnel.

Avantages des matériaux structurels enzymatiques (ESM)

Il existe une longue liste d’avantages que l’ESM apporte au marché. Tout d’abord, il offre une alternative comparable au béton traditionnel, qui, en raison de son utilisation généralisée, possède déjà une infrastructure étendue et des professionnels pouvant désormais utiliser l’ESM sans apporter de modifications majeures.

L’ESM offre plus de résistance grâce au processus de liaison des particules et de durcissement utilisé dans cette conception. De plus, il durcit beaucoup plus rapidement que le béton. Les options traditionnelles nécessitent au moins 28 jours pour durcir correctement. En comparaison, l’ESM durcit en quelques heures. Permettant une constructibilité et une réparabilité rapides.

Rentable

Il existe également des raisons financières pour lesquelles l’ESM est considéré comme une étape majeure dans le secteur. Tout d’abord, il réduit les besoins en main‑d’œuvre lors du processus de fabrication. De plus, sa réparabilité implique des frais de maintenance plus faibles. En outre, l’extrême malléabilité de ce matériau réduit les déchets de construction, diminuant les coûts tout en prolongeant la durée de vie des projets.

Évolutivité

Un autre avantage majeur de l’ESM est qu’il peut être mis à l’échelle et produit à des niveaux industriels. Il offre une résistance et une malléabilité comparables, ainsi que moins de déchets. Tous ces facteurs se traduisent par plus d’argent pour les fabricants de béton et une meilleure qualité pour ceux qui utilisent les matériaux.

Respectueux de l’environnement

Lorsque l’on prend du recul, l’ESM constitue une alternative viable au béton traditionnel. Une alternative respectueuse de l’environnement. Sa conception de puits de carbone pourrait aider à lutter contre le changement climatique et à réduire l’impact des villes, des routes, etc. De plus, le matériau a été conçu dès le départ pour être recyclable. L’objectif est de créer un processus de fabrication circulaire. Si elle réussit, l’ESM pourrait jouer un rôle crucial pour soutenir le logement abordable, les infrastructures et les projets de maintenance à l’avenir.

Calendrier commercial du béton carbone‑négatif

De nombreuses applications de l’ESM sont envisagées à l’avenir. Par exemple, on pourrait voir son utilisation dans les futures infrastructures et les projets de construction à grande échelle. L’intégration de matériaux capturant le carbone contribuera à réduire l’impact de l’expansion humaine incontrôlée et de la diminution des forêts.

Notamment, les routes sont l’une des principales sources d’émissions de CO₂. De leurs méthodes de fabrication en asphalte et en béton à leur pose, en passant par les voitures qui les empruntent, chaque étape génère davantage de CO₂. L’utilisation de l’ESM permettrait de créer des routes qui aident à capturer le CO₂ des véhicules, réduisant ainsi les émissions.

Calendrier de commercialisation et perspectives d’adoption

Vous pourriez voir l’ESM utilisé d’ici les cinq prochaines années. Il reste encore des tests à réaliser avant que ce matériau ne soit accepté dans les grands projets d’infrastructure. Cependant, il est en accord avec la charte carbone net zéro de l’ONU et offre une fabrication plus abordable avec un impact environnemental moindre. En conséquence, cette technologie connaîtra probablement une demande massive.

Chercheurs des matériaux de construction à puits de carbone

L’étude sur les constructions à puits de carbone a été dirigée par des scientifiques du Worcester Polytechnic Institute (WPI). Plus précisément, le professeur Ralph H. White Family et chef du département de génie civil, environnemental et architectural, Nima Rahbar, est indiqué comme responsable de cette recherche. L’article répertorie également Shuai Wang, Pardis Pourhaji, Dalton Vassallo, Sara Heidarnezhad et Suzanne Scarlata comme membres contributeurs.

Avenir des matériaux de construction à puits de carbone

L’équipe se concentrera désormais sur l’obtention de partenaires industriels réputés pour aider à mettre à l’échelle le processus de fabrication de l’ESM. Cette étape les obligera à examiner davantage comment améliorer les propriétés mécaniques, la durabilité et l’efficacité de l’ESM.

Exposition du marché public à la construction durable

De nombreuses entreprises ont investi des millions dans la recherche afin de trouver de meilleures alternatives aux technologies de construction actuelles, gourmandes en ressources. Ces entreprises comprennent que la durabilité est essentielle pour garantir la prospérité future. Voici une entreprise qui pousse constamment l’innovation tout en restant un nom réputé dans le secteur.

CRH (CRH)

Bien que les solutions en laboratoire comme l’ESM soient à leurs débuts, le géant industriel CRH est le plus susceptible de les mettre à l’échelle. En tant que principal fournisseur de matériaux de construction en Amérique du Nord, CRH a progressé de manière agressive au-delà du béton traditionnel grâce à son fonds de capital-risque et d’innovation de 250 M$.

Notamment, CRH s’est associé à Carbon Upcycling Technologies (CUT) pour déployer une capture du carbone à l’échelle commerciale. En juillet 2025, la filiale Ash Grove de CRH a lancé la construction d’une installation unique à Mississauga, Ontario, conçue pour capturer le CO₂ directement des fours à ciment et le minéraliser en matériaux de construction. Cela s’aligne directement sur les principes de puits de carbone démontrés dans l’étude WPI.

En investissant dans des startups via son accélérateur « Sustainable Building Materials », CRH agit comme un pont entre les avancées académiques et la réalité industrielle, en faisant un pari « pick‑and‑shovel » pour la décarbonisation des infrastructures.

Dernières nouvelles et performances de CRH (CRH)

Matériaux de construction à puits de carbone | Conclusion

Impressionnant, le travail acharné et le dévouement de l’équipe pourraient entraîner un changement monumental sur le marché. Si seulement 1 % de la construction mondiale bascule vers des matériaux à empreinte carbone négative comme l’ESM, cela pourrait propulser le marché à un niveau supérieur tout en réduisant les émissions de CO₂ à l’avenir.

Lorsque l’on considère la durabilité accrue, la réduction des coûts et la modularité, il est facile d’imaginer un avenir où les fabricants privilégient l’ESM plutôt que le béton traditionnel. Tous ces facteurs, combinés à un durcissement plus abordable et rapide, une résistance réglable et la recyclabilité, pourraient favoriser l’adoption à l’avenir.

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Références

^{1. Wang, S., Pourhaji, P., Vassallo, D., Heidarnezhad, S., Scarlata, S., & Rahbar, N. (2025). Matériaux structurels enzymatiques durables et à haute résistance, carbone‑négatifs, via une technique de suspension capillaire. Matter, 102564. https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102564}