Le béton fabriqué avec des couches déchiquetées est tout aussi solide et permet d'économiser de l'espace d'enfouissement

Les couches usagées peuvent remplacer jusqu'à 40 % du sable généralement utilisé dans la fabrication du béton, ce qui réduit les coûts et évite que davantage de déchets ne se retrouvent dans les décharges.

Dans une tentative de résoudre deux problèmes environnementaux à la fois, des chercheurs de l'Université de Kitakyushu au Japon ont découvert que les couches déchiquetées peuvent être utilisées pour remplacer entre 9 et 40 % du sable utilisé dans la fabrication du béton sans réduire sa résistance. Les couches jetables sont une source croissante de déchets non recyclables, et la production de ciment est responsable de près de 7 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre et consomme environ 50 milliards de tonnes de sable chaque année.

Le béton infusé de couches a été utilisé pour construire une petite maison en Indonésie, afin de démontrer comment ce type de déchets pourrait être détourné des décharges pour construire des logements plus abordables dans les communautés à revenu faible et intermédiaire.

Siswanti Zuraida, ingénieur civil à l'Université de Kitakyushu, a lancé le projet alors qu'il donnait des cours au Bandung Science Technology Institute près de Jakarta. Bien que la population des pays riches plafonne et diminue souvent, celle de l'Indonésie et d'autres pays à revenu faible et intermédiaire continuera de croître, ce qui entraînera plus de bébés, plus de couches et plus de demande de logements à bas prix.

"Tout dépend de la disponibilité des ressources", explique Zuraida. "Avec la croissance de la population, les déchets de couches vont également augmenter. C'est un défi, alors nous avons pensé que cela ferait partie de notre contribution au recyclage de ces déchets."

Les couches à usage unique sont généralement fabriquées à partir de pâte de bois, de coton et de polymères super absorbants, dont il a été démontré que de petites quantités améliorent les propriétés mécaniques du béton. Grâce au financement d'une société de gestion des déchets basée à Jakarta appelée Awina, Zuraida a entrepris de déterminer la quantité de sable pouvant être échangée contre des couches déchiquetées pour créer du béton et du mortier utiles.

Au départ, les chercheurs se sont procuré les couches localement – ​​Zuraida a elle-même un tout-petit. Une fois les couches lavées, séchées et déchiquetées, le matériau résultant a été combiné avec du ciment, du sable, du gravier et de l'eau. L'équipe a testé différents mélanges, remplaçant jusqu'à 40 % du sable dans le béton.

Après un mois de durcissement, les échantillons ont été testés sous pression pour déterminer le point de rupture du matériau composite. À partir de ces mesures, Zuraida et ses collègues ont calculé la proportion maximale de déchets de couches pouvant répondre aux besoins des composants du bâtiment.

Plus il y a de déchets de couches dans le béton, plus la résistance à la compression est faible. Les composants structurels tels que les colonnes et les poutres nécessitaient donc une plus petite proportion de couches déchiquetées que les éléments architecturaux, tels que les murs et les blocs de béton. Pour leur prototype de maison de plain-pied, les chercheurs ont calculé que 27 % du sable pouvait être remplacé par des déchets de couches. Mais si la maison avait trois étages, la proportion devrait tomber à 10 %.

Dans les composants architecturaux, jusqu'à 40 % du sable pourrait être remplacé par des déchets de couches, avec la proportion la plus élevée dans les panneaux muraux en béton. Dans les revêtements de sol et de jardin, qui doivent être plus résistants que les murs pour répondre aux normes de construction, seuls 9 % du sable pourraient être remplacés par des couches.

Les chercheurs ont ensuite utilisé leur béton infusé de couches pour construire leur maison expérimentale selon les normes de construction indonésiennes. La maison était petite ; le plan d'étage totalisait seulement 36 mètres carrés, soit la taille d'environ 2,5 places de parking. Pour accélérer le processus de construction, les chercheurs ont utilisé le béton à couches pour les composants architecturaux et les poutres métalliques pour les composants structurels.

Au total, la maison a utilisé environ 1,7 mètre cube de déchets de couches, ce qui représente environ 8 % du volume total de matériaux composites.

En tant que moyen d'extraire de la valeur des déchets non dégradables, "c'est une pièce agréable et vraiment utile dans un processus par étapes", déclare Christof Schröfl, un chimiste qui étudie les matériaux de construction durables à l'Université de technologie de Dresde en Allemagne.

Mais il prévient que le transport des déchets de couches vers les usines de traitement ou les chantiers de construction pourrait "générer des voies de transport assez longues", et que si l'équipe voulait augmenter le respect de l'environnement de leur maison à bas prix, elle pourrait opter pour des murs en bois- matériaux composites à base de béton.

Zuraida convient que séparer les couches du flux de déchets serait la partie la plus difficile de la traduction de son travail dans le monde réel. L'Indonésie a généré 20 millions de tonnes de déchets en 2021, dont environ 10 % des plastiques ont été recyclés. "Il n'y a pas de système de soutien dans la gestion des déchets municipaux pour séparer les couches", a déclaré Zuraida. "Les bouteilles en plastique sont séparées en ce moment car elles se recyclent assez facilement, mais les couches vont généralement dans le processus d'incinération."

Cet article est reproduit avec autorisation et a été publié pour la première fois le 20 mai 2023.

Elissa Welleest journaliste scientifique pour Nature.

Mark Fischetti, Nick Bockelman et Wil V. Srubar

Sophie Bushwick

Daniel Cusick et E&E News

Sarah King