06/05/2014 - Les cendres de combustion de la biomasse, une alternative au ciment dans la fabrication de blocs de construction

Menéame

Enquêteurs École polytechnique supérieure de Linares  (EPSL) Université de Jaén (UJA) ont évalué la faisabilité de l’utilisation des cendres provenant du processus de combustion de la biomasse, en tant que matériau de remplacement du ciment dans la construction de blocs.

Après une analyse des caractéristiques physiques, chimiques et minéralologiques, les scientifiques concluent que les qualités des produits obtenus en font une alternative durable en tant que matériaux de construction, puisqu'ils réutilisent un résidu provenant des usines de production d’électricité.

C’est ce que montre l ’ < < étude > > 'An evaluation of bottom ash from plant biomass as a replacement for cement in building blocks' et publié par le magazine Fuel.

Pour déterminer l’utilisation des cendres comme matériaux de construction, les chercheurs ont évalué l’effet que l’ajout de différentes proportions de cendres de fond (de 10 pour cent à 90 pour cent) a sur les propriétés physiques, chimiques, mécaniques et minéralologiques des échantillons obtenus par le remplacement partiel de ciment Portland par des cendres de biomasse, ainsi que l’étude de leur impact potentiel sur l’environnement.

Les experts ont utilisé les cendres provenant de la combustion d’un mix de biomasse, c’est-à-dire d’un mélange de boue et de résidus agricoles (pode d’oliveraie, vigne et arbres fruitiers) et de culture énergétique (chopo). "Cette base végétale produit deux types de cendres, l’une restant dans la première chambre de combustion et se dépose dans la partie inférieure de la chaudière appelée cendre de fond ou laitier humide et autre qui est composée de particules qui sont traînées par les gaz de combustion et déposées dans des filtres. C’est la cendre volante," explique l’un des chercheurs responsables de l’étude, Bartolomé Carrasco Hurtado, de l’Université de Jaén. Jusqu ' à présent, les cendres volantes sont souvent utilisées comme engrais pour les cultures, tandis que les cendres de fond sont retirées et mises en décharge. Cependant, les experts estiment que cette dernière donne de meilleurs résultats dans leur étude. "Les cendres volantes intègrent des niveaux élevés de potassium et de chlore qui peuvent compromettre sérieusement la durabilité des matériaux obtenus. En outre, à long terme, ils peuvent causer des problèmes d’expansion," explique le chercheur.

Les scientifiques se sont donc concentrés sur les cendres de fond, car elles fournissent de meilleures propriétés aux matériaux de construction et ne sont pas réutilisées. "Ils représentent maintenant une dépense, car il faut les retirer de l’usine et les déplacer vers la décharge. Il n’existe guère d’études centrées sur ce type de cendres provenant d’un mix de biomasse. L’utilisation des cendres volantes a déjà fait l’objet d’études avec des possibilités d’utilisation dans l’obtention de bétons et de ciments, mais les cendres de fond ne sont pas suffisamment présentes dans les études en raison de la disparité des matériaux dont elles proviennent." Les experts soulignent les avantages d’un processus qui explore d’autres matériaux de construction et réduit la production de déchets. "Nous cherchons de nouvelles formules qui incluent les possibilités de valorisation de sous-produits de procédés industriels capables de répondre aux besoins techniques constructifs dans un cadre de développement durable," souligne-t-il.

Les échantillons de blocs avec cendres et ciment (Journal Digital - UJA)

De la biomasse au bloc

Le processus de conversion des cendres issues de la combustion de biomasse en blocs destinés à la construction commence dans les usines de production d’électricité. Ils sont collectés dans des fûts et séchés, car les cendres de fond sont humiliées dans le processus de leur extraction.

Étant donné la variété de sa taille, il est nécessaire de réduire les matériaux qui la composent. Les chercheurs cassent le mélange pour réduire le grain jusqu'à atteindre les cent microns. "Plus la réactivité avec le reste des matériaux sera petite, plus elle sera grande," précise-t-il. L’étape suivante consiste précisément à les mélanger avec de l’eau pour déclencher la réaction entre la silice présente dans les cendres et l’hydroxyde de calcium générée dans l’hydratation du ciment qui produit des produits cementants. " Ensuite, nous le battons et introduisons le mélange dans un moule auquel nous soumettons la pression. Puis nous le guérissons dans l’eau pour favoriser cette réaction pendant 28 jours," souligne-t-il.

Les produits obtenus sont soumis à une large gamme de tests sous diverses normes nationales et internationales, notamment l’absorption et l’aspiration à l’eau, la résistance à la compression, la résistance aux cycles de congélation-désgelation, la porosité, la conductivité thermique, les études minéralogiques et microstructurelles, ainsi que des études pour mesurer leur impact potentiel sur l’environnement. "Nous avons testé toutes les proportions de composants et les meilleures propriétés sont les mélanges qui comprennent la moitié de ciment Portland et la moitié de cendres. Les autres, au-delà de 50% d’addition de cendres, sont fissurés et décongelés en gelant et en dégivrant," avance.

En conclusion, les experts mesurent l’impact environnemental potentiel du matériau qui en résulte. "Nous réduisons le bloc à la poussière et analysons sa composition de métaux lourds. Nos études montrent qu’ils ne dépassent pas les valeurs fixées par la réglementation," apostille.

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Université de Jaén

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