Bâtiments vivants: béton à bactéries pour des villes plus propres

Une équipe d’ingénieurs de l’université prestigieuse ETH Zurich a présenté une méthode de construction novatrice qui utilise des bactéries photosynthétiques pour réduire les émissions de carbone et renforcer le support structurel du béton. L’architecture vivante pourrait avoir une implication retentissante sur les conceptions futures des bâtiments. Voici ce que vous devez savoir.

Dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est l’un des principaux gaz à effet de serre qui contribuent au changement climatique. Cette composition chimique peut causer des dommages irréparables à la couche d’ozone, aux écosystèmes locaux et à votre santé au fil du temps. Lorsque les niveaux de CO₂ ne sont pas contrôlés, cela peut entraîner des changements catastrophiques, tels que la modification du pH des océans.

La suppression du CO₂ est un grand marché

Toutes ces préoccupations ont conduit le monde à faire un effort concerté pour réduire et éliminer le CO₂ de l’atmosphère chaque fois que possible. À ce jour, les ingénieurs ont créé diverses méthodes pour accomplir cette tâche. Des filtres spéciaux aux matériaux qui transforment le produit chimique en d’autres minéraux moins nocifs, il n’a jamais manqué d’originalité.
Des concepts tels que les systèmes de capture directe de l’air et le reboisement visent à éliminer le carbone de l’air directement. Ces approches se sont avérées efficaces. Cependant, elles sont coûteuses et difficilement extensibles pour répondre à la demande mondiale de ces services. En reconnaissant ces limites, une équipe de scientifiques a cherché à intégrer la capture du CO₂ dans la vie quotidienne sans la gêner.

Étude d’architecture vivante

L’étude Séquestration double du carbone avec des matériaux vivants photosynthétiques¹, récemment publiée dans la revue Nature Communications, met en avant l’utilisation de bactéries mélangées à du béton de qualité construction pour capturer le CO₂. Pour accomplir cette tâche, les ingénieurs utilisent l’une des formes de vie les plus anciennes au monde, les cyanobactéries photosynthétiques.

Cette bactérie est capable de réaliser la photosynthèse, ce qui élimine le CO₂ de l’air, sans compromettre la stabilité ou la résistance du béton. À ce titre, l’équipe imagine un avenir où les quartiers urbains peuvent nettoyer l’air de façon autonome grâce à leurs bâtiments.  Ces bâtiments peuvent séquestrer et stocker le CO₂ directement, réduisant les coûts et améliorant considérablement la qualité de l’air.

Le mélange de béton bactérien crée un matériau vivant qui croît et devient plus solide à mesure qu’il absorbe davantage de CO₂ lors de la photosynthèse. De façon impressionnante, il absorbe activement le CO₂ et le convertit en biomasse et en minéraux contenant du carbonate, sans aucune électricité ni installation séparée requise.

Modification de l’environnement chimique

Les ingénieurs ont noté qu’à mesure que les bactéries commencent à aspirer et stocker le CO₂ dans la zone, cela modifiera positivement l’environnement local. L’empreinte carbone réduite favorisera la croissance de carbonates solides, qui sont excellents pour absorber le CO₂, créant ainsi un cycle naturel de réduction du CO₂.

Hydrogel

Dans le cadre de leur approche, les chercheurs ont créé un gel imprimable pour délivrer leurs bactéries. L’hydrogel fournit l’humidité nécessaire à la croissance bactérienne. Il intègre également des polymères réticulés optimisés pour la durabilité et la photosynthèse. Plus précisément, les ingénieurs ont utilisé des formes géométriques spéciales pour maximiser la pénétration de la lumière et améliorer le flux de nutriments vers les bactéries.

Imprimable en 3D

Il est intéressant de noter que l’hydrogel est imprimable en 3D, ce qui facilite son intégration. Les ingénieurs impriment l’hydrogel avec des bactéries incorporées comme première étape. À ce stade, l’hydrogel est souple et peut s’insérer dans des espaces restreints. Après les premiers 30 jours de photosynthèse, les bactéries imprimées peuvent se soutenir elles-mêmes. Au fil du temps, il deviendra plus rigide et durable, utilisant le CO₂ atmosphérique pour alimenter ce changement qui se produit de l’intérieur vers l’extérieur.

Test du concept d’architecture vivante

Les scientifiques ont mené plusieurs tests en laboratoire pour s’assurer que leurs concepts étaient exacts. Ils ont imprimé en 3D une petite forme et ont suivi son activité et sa croissance pendant 400 jours. L’équipe a veillé à enregistrer des aspects essentiels tels que le flux de nutriments vers les bactéries et la résistance de l’hydrogel.

Résultats des tests d’architecture vivante

Les résultats des tests ont montré que le matériau vivant peut séquestrer le CO₂ pendant plus d’un an sans aucune consommation d’énergie. L’équipe a noté que son dispositif a extrait avec succès le CO₂ pendant 400 jours, atteignant un taux impressionnant de 26 milligrammes de CO₂ par gramme de matériau.
Le test a révélé que le CO₂ est capturé et converti en minéraux. Ces minéraux sont ensuite déposés à l’intérieur du matériau, renforçant son cœur et le consolidant mécaniquement. Notamment, l’équipe a constaté que l’hydrogel a permis aux cellules de se diffuser dans le matériau et de capturer le CO₂ sans incident.

Avantages de l’étude d’architecture vivante

Aspect	Béton traditionnel	Béton bactérien vivant
Capture de CO₂	Aucun	Oui (via la photosynthèse)
Résistance structurelle	Statique	S’améliore avec le temps
Besoins énergétiques	Aucun	Lumière solaire passive & eau
Durabilité	Élevée	Se renforce à mesure que le CO₂ se transforme en minéraux
Coût	Établi	Technologie émergente, à déterminer

Il existe de nombreux avantages que la construction avec des matériaux vivants pourrait apporter au monde. Tout d’abord, cette technologie pourrait avoir un effet retentissant sur la qualité de l’air urbain. En examinant la qualité de l’air à l’échelle mondiale, il est facile de constater que les zones à forte densité de population ont la pire qualité de l’air.
Ce problème provient de plusieurs facteurs, notamment le fait que plus de personnes entraînent plus de pollution, et que davantage de bâtiments signifient beaucoup moins d’arbres pour éliminer naturellement le CO₂ de l’environnement. Cette stratégie aide à résoudre ce problème sans obliger les gens à retourner vivre dans des huttes en bois.

Durable

La durabilité est l’un des plus grands avantages que cette technologie apporte au marché. Renforcer le béton utilisé pour la construction est une idée intelligente qui réduira les coûts d’infrastructure et améliorera sa durabilité. De plus, cette option respectueuse de l’environnement ne nécessite aucune électricité du réseau pour fonctionner. Les bactéries n’ont besoin que d’une infime quantité de lumière solaire, d’eau et de CO₂ pour commencer la photosynthèse.

Polyvalence

Un autre avantage majeur de cette approche est la polyvalence. Les matériaux imprimés en 3D peuvent être moulés ou s’adapter à presque n’importe quel design, facilitant leur intégration dans les bâtiments futurs. Lorsqu’ils sont associés à des technologies comme les systèmes de logement imprimés en 3D, il est facile d’imaginer un monde où les maisons sont imprimées en quelques jours et jouent un rôle essentiel dans la protection de l’écosystème.

Efficacité

Aucun autre système de capture directe du carbone dans l’air ne peut égaler l’efficacité de l’utilisation de bactéries pour éliminer les polluants. Ces solutions naturelles distribuent passivement le fluide nutritif à travers le matériau par des forces capillaires, éliminant ainsi le besoin de pompes, de moteurs, de batteries et de tout le reste qui rend les méthodes de capture directe coûteuses.

Applications réelles

Il existe une longue liste d’applications réelles pour cette technologie. Vous pouvez vous attendre à la voir d’abord utilisée dans des projets de construction. Il est facile d’imaginer une ville où les bâtiments filtrent constamment l’air des polluants. Cette métropole verte aiderait à prévenir le changement climatique et à promouvoir la durabilité à un nouveau niveau.

Chronologie de l’architecture vivante

Les ingénieurs aimeraient voir le béton vivant utilisé d’ici les dix prochaines années. Cependant, ils pourraient voir leur souhait se réaliser beaucoup plus tôt, car l’ONU a fixé des objectifs de réduction du CO₂ pour aider à atténuer le changement climatique. Maintenant, l’équipe mènera des expériences sur le béton afin de s’assurer qu’il convient aux applications de construction à grande échelle et plus encore.

Chercheurs de l’étude d’architecture vivante

Des ingénieurs de l’ETH ont dirigé l’étude d’architecture vivante. L’article cite Dalia Dranseike, Yifan Cui et Mark W. Tibbitt comme principaux auteurs. Ils ont reçu le soutien d’une équipe de scientifiques, dont Andrea S. Ling, Felix Donat, Stéphane Bernhard, Margherita Bernero, Akhil Areeckal, Marco Lazic, Xiao‑Hua Qin, John S. Oakey, Benjamin Dillenburger et André R. Studart.

Avenir de l’architecture vivante

L’avenir de l’architecture vivante dépendra de quelques facteurs clés. Le groupe a déjà démontré son béton vivant à la Biennale d’Architecture de Venise. Là, l’équipe a présenté deux structures imprimées en 3D en forme d’arbre capables d’éliminer 18 kg de CO₂ par an de l’atmosphère. De manière impressionnante, ce taux de capture du CO₂ équivaut à celui d’un pin de 20 ans.

Investir dans le marché de la capture du carbone

Le marché de la capture du CO₂ a connu un regain significatif grâce à la législation mondiale ciblant les pollueurs. Les entreprises peuvent désormais recevoir des crédits d’impôt pour réduire leur production de CO₂ ou payer des amendes pour ne pas respecter les nouvelles normes. Au cours de ces changements, certaines entreprises ont réussi à s’imposer comme fournisseurs leaders de systèmes de capture du CO₂. Voici une entreprise qui continue de renforcer sa réputation en offrant un service de qualité.

Bloom Energy

Le Dr K.R. Sridhar a lancé Bloom Energy (BE ) en 2002. À l’époque, l’entreprise s’appelait Ion America. L’une des premières missions d’Ion America était de travailler avec la NASA pour créer une cellule électrochimique qui permettrait au rover martien de produire de l’énergie après son atterrissage sur la planète rouge.

L’entreprise a changé son nom en Bloom Energy peu après la fin de sa collaboration avec la NASA. C’est à ce moment que la société a décidé d’étendre ce travail pour créer des systèmes de capture du carbone, de piles à combustible et de récupération de chaleur haute performance.

Le système de pile à combustible à oxyde solide de Bloom Energy réutilise l’eau et l’hydrogène provenant des gaz d’échappement de la pile. À partir de là, le système sépare le CO₂ et le séquestre sous forme de minéraux enfouis sous terre. Ils ont également étudié l’utilisation de ces minéraux pour des applications industrielles et plus encore. Ceux qui souhaitent s’exposer au marché de la capture du CO₂ devraient approfondir leurs recherches sur les futures offres de Bloom Energy.

Dernières nouvelles et développements des actions Bloom Energy (BE)

Capture du carbone avec l’architecture vivante

L’idée d’utiliser les bâtiments pour capturer le dioxyde de carbone a du sens. Les villes et les usines, qui sont parmi les plus grands pollueurs, ont tous un point commun : elles utilisent beaucoup de béton, ce qui en fait les candidats idéaux pour l’architecture vivante à l’avenir. Pour l’instant, l’objectif est de faire connaître le concept au public et de sécuriser des partenariats stratégiques afin de commercialiser cette innovation révolutionnaire.

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Études référencées :

^{1. Dranseike, D., Cui, Y., Ling, A.S. et al. Séquestration double du carbone avec des matériaux vivants photosynthétiques. Nat Commun 16, 3832 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58761-y}