Les cendres de grignons d'olive semblent prometteuses en tant que substitut écologique au ciment

Une nouvelle étude s'est penchée sur l'utilisation de la cendre de grignons d'olive comme substitut partiel durable au ciment Portland ordinaire dans le mortier. 

La production de ciment étant un facteur majeur des émissions mondiales de dioxyde de carbone, cette recherche vise à réduire l'impact environnemental de cette industrie.

Publiée dans un numéro spécial de la revue Materials, l'étude évalue comment l'ajout de cendres de grignons d'olive affecte les propriétés physiques, mécaniques et de durabilité du mortier afin de déterminer sa pertinence pour une utilisation à grande échelle.

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Les cendres de grignons d'olive sont issues de l'incinération des grignons d'olive (peaux, pulpe et noyaux résiduels). Une fois broyée, la poudre obtenue contient des quantités importantes de dioxyde de carbone, de silice et de chaux. 

Par rapport au ciment Portland ordinaire, son poids plus léger et la taille plus fine de ses particules influencent les caractéristiques du mortier telles que la densité et la maniabilité (la facilité avec laquelle le mortier peut être mélangé, mis en place et compacté).

Des échantillons de mortier ont été préparés en remplaçant le ciment Portland par des cendres de marc de raisin par paliers de 10 %, jusqu’à 50 %. 

Chaque mélange a été soumis à des tests de fluidité (la capacité du mélange à s’écouler et à se répartir sur place lorsqu’il est coulé), de résistance, d’absorption d’eau et de résistance aux cycles de gel-dégel sur des périodes de sept, 28 et 90 jours.

Les chercheurs ont constaté que la maniabilité et la fluidité du mortier diminuaient à mesure que la teneur en cendres de marc augmentait. 

À des teneurs allant jusqu’à 10 %, les échantillons de mortier présentaient des changements minimes tant au niveau de la densité apparente humide que du temps d’écoulement, ce qui indique leur aptitude à des applications pratiques.

Entre 10 et 20 %, les mélanges sont devenus plus difficiles à travailler, mais ont conservé une fluidité acceptable. Au-delà de 20 %, les vitesses d'écoulement ont été considérablement affectées.

Les essais de résistance à la compression et à la flexion ont donné des résultats similaires : des teneurs en marc allant jusqu’à 20 % ont entraîné une diminution de la résistance, tout en restant dans la fourchette acceptable pour les mortiers de construction. 

Les chercheurs ont noté que la résistance a continué d’augmenter pendant 90 jours, ce qui correspond à l’activité des réactions pouzzolaniques — les processus chimiques par lesquels certains matériaux, tels que les cendres, réagissent avec l’eau et le ciment pour former des composés liants qui améliorent la résistance et la durabilité du béton au fil du temps.

Des essais de résistance au gel-dégel ont en outre confirmé la limite de 20 % pour les teneurs en cendres de marc. Au-delà de ce seuil, les mélanges ont montré une vulnérabilité importante.

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L'absorption d'eau, qui peut entraîner des dommages liés à la durabilité et une dégradation des performances, a augmenté dans les échantillons dont la teneur en cendres de grignons dépassait 10 %. 

Tous les échantillons ont présenté une absorption maximale de 6,92 %, ce qui se situe bien dans la fourchette de 10 à 15 % jugée acceptable pour une performance adéquate à long terme.

Il est intéressant de noter que le mélange à 10 % a présenté une absorption légèrement inférieure à celle du mélange témoin à base de ciment Portland ordinaire. Ce phénomène a été attribué aux fines particules de cendres qui comblent les vides et affinent par ailleurs la structure poreuse du mélange.

Une analyse environnementale a comparé la consommation d'énergie et les émissions de dioxyde de carbone liées à la production de mortier à base de cendres de marc à celles du mélange témoin, entièrement composé de ciment Portland ordinaire. 

Les émis­sions de dioxyde de carbone ont été cal­culées sur la base de la pro­du­ction d’é­lec­tri­ci­té en Algérie, où l’étude a été men­ée.

La production du mélange témoin a consommé 1 000 kilowattheures par tonne (kWh/t) et émis 500 kilogrammes de dioxyde de carbone par tonne (kg CO₂/t). 

En revanche, la production du mélange contenant 10 % de cendres de marc a consommé 953,5 kWh/t et produit 476,75 kg CO2/t, tandis que celle du mélange à 20 % a consommé 907 kWh/t et produit 453,5 kg CO2/t.

Les auteurs concluent que les mélanges à 10 et 20 % sont associés à une réduction significative de l’impact environnemental tout en conservant des performances mécaniques acceptables, ce qui renforce leur statut de matériaux de construction respectueux de l'environnement. 

Ils estiment toutefois que des études supplémentaires sont nécessaires pour examiner la durabilité à long terme, le comportement microstructurel et les performances dans des conditions réelles. 

Ils soulignent également qu'une adoption à plus grande échelle nécessiterait l'intégration de ces matériaux dans les codes de construction et les spécifications actualisés.

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