Réduire l'impact climatique de la construction avec des briques d'algues

Le ciment, l'ingrédient liant essentiel du béton, des briques et du mortier, est un cauchemar climatique. Pour le fabriquer, vous chauffez du calcaire et de l'argile à des températures extrêmement élevées en utilisant des combustibles fossiles polluants. Cela déclenche un processus chimique, qui libère également d'énormes quantités de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Le processus est si intensif en carbone et le ciment est si largement utilisé qu'il représente environ 8 % des émissions mondiales de CO2. Alors que le parc immobilier mondial devrait doubler d'ici 2060, les défenseurs du climat attendent désespérément que des matériaux alternatifs arrivent rapidement sur le marché.

Une usine à Longmont, Colorado, peut avoir la réponse. D'ici la fin de cette année, il commencera à produire des briques de béton fabriquées non pas à partir de ciment, mais à partir d'algues. Prometheus Materials, qui s'est formé en 2021 à la suite d'un projet de recherche à l'Université du Colorado, prend des microalgues normalement trouvées dans les lacs ou les étangs et les fait pousser dans des bioréacteurs. Ils ajoutent de l'air afin que les algues puissent se nourrir du dioxyde de carbone qu'elles contiennent, ainsi que de l'eau de mer et de la lumière des lampes à LED. Cela permet aux algues de produire une substance semblable à du ciment capable de lier du sable avec du gravier ou de la pierre pour fabriquer du béton. La méthode imite le processus naturel par lequel les organismes forment des récifs coralliens durs et des coquillages.

Les briques à base d'algues devraient être disponibles dans le commerce en 2023. Elles ont été conçues en partenariat et partiellement financées par le cabinet d'architecture américain Skidmore, Owings & Merrill (SOM), connu pour avoir créé le Burj Khalifa à Dubaï et à New York. Un centre de commerce mondial.

La fabrication des briques émet actuellement un dixième du CO2 de la production conventionnelle de blocs de béton, selon Loren Burnett, PDG de Prometheus Materials. Lorsque l'entreprise aura fini d'installer des panneaux solaires pour alimenter son usine de fabrication, ce processus sera neutre en carbone et, dans trois ans, négatif en carbone, selon Burnett. "Il n'y a pratiquement pas de CO2 émis pendant le processus et nous séquestrons en fait le CO2", dit-il. "Parce que les algues l'absorbent par la photosynthèse, et nous intégrons ensuite ces algues dans nos matériaux de construction."

Le calendrier de production de Prometheus le place à l'avant-garde d'un mouvement visant à remplacer les matériaux de construction conventionnels à forte intensité de carbone, comme l'acier et le béton, par des matériaux dérivés de plantes et d'autres organismes. La filière des matériaux dits « biosourcés » en est encore à ses balbutiements. Mais les partisans disent qu'il a le potentiel de transformer l'industrie de la construction de l'un des plus grands émetteurs au monde - responsable de 11% des émissions de CO2 - en un absorbeur de carbone. Autrement dit, d'un méchant climatique à une partie de la solution.

Utiliser la nature dans la construction n'est pas nouveau. Les gens prennent les plantes et la matière organique qui poussent autour d'eux et les transforment en structures depuis des milliers d'années. De l'Afrique du Sud à l'Angleterre en passant par l'Afghanistan, la paille a longtemps été mélangée avec de la terre et de l'eau pour faire du torchis. Le bambou à croissance rapide et solide est un élément clé de beaucoup d'architecture traditionnelle en Asie de l'Est. Et le bois a conservé sa popularité historique dans de nombreux pays, 90 % des maisons neuves aux États-Unis étant toujours fabriquées avec des ossatures en bois. Au cours des dernières décennies, les militants écologistes ont fait pression pour que ces matériaux absorbant le carbone deviennent la norme dans les maisons et la construction à petite échelle.

Mais construire à grande échelle avec des matériaux naturels s'est avéré difficile (bien que quelques gratte-ciel en bois de grande envergure apparaissent dans certaines villes). Ainsi, les scientifiques développent une nouvelle génération de matériaux d'origine organique suffisamment solides et polyvalents pour remplacer l'acier et le béton à forte intensité de carbone. Pour stimuler ces efforts, en juin, le Département américain de l'énergie a annoncé 39 millions de dollars de subventions pour 18 projets travaillant sur "des technologies capables de transformer des bâtiments en structures nettes de stockage de carbone". L'équipe de l'Université du Colorado derrière les briques d'algues est l'un des récipiendaires. Un autre bénéficiaire travaille sur un matériau isolant à base de champignons qui peut être utilisé pour moderniser les maisons. Un troisième veut ajouter des microbes au bois pour créer un matériau "vivant" "avec la force de l'acier".

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Seule une poignée de nouveaux matériaux biosourcés sont déjà arrivés sur le marché : bioMason, une société basée à Durham, en Caroline du Nord, qui nourrit les bactéries avec du calcium et du CO2 pour générer un biociment, vend actuellement des carreaux aux États-Unis et en Europe. Pendant ce temps, la société de biotechnologie néerlandaise Basilisk vend du béton contenant des bactéries productrices de calcaire, ainsi qu'un mélange qui peut être appliqué aux bâtiments existants, ce qui permet au béton de s'auto-réparer des fissures, réduisant ainsi le besoin de démolitions et de reconstructions inutiles.

La plupart des entreprises développant des matériaux biosourcés sont confrontées aux mêmes défis que les autres technologies respectueuses du climat : elles ont encore du mal à étendre les succès des laboratoires à une échelle commerciale, à des coûts pouvant concurrencer les alternatives polluantes en carbone. Certains doivent également trouver un moyen d'obtenir de grands volumes de la matière organique de leur choix sans entrer en concurrence pour les terres avec l'industrie agricole, les projets de restauration de la nature et les énergies renouvelables.

Mais Brant Coletta, un partenaire de SOM, qui a travaillé avec Prometheus pour concevoir leurs briques, affirme que "l'évolutivité facile" de la technologie était le principal attrait du cabinet d'architecture. Dans un premier temps, Prometheus cultivera ses algues – dont le volume peut doubler toutes les quatre à six heures – dans son usine du Colorado, pour produire son matériau semblable à du ciment, le transformer en briques et les expédier aux clients. Dans 18 mois, ils commenceront à expédier une version séchée et légère du biociment, afin que les clients puissent le transformer en briques, sans équipement coûteux ni personnel hautement qualifié.

Pour convaincre Coletta de ce dernier point, l'un des co-fondateurs de Prometheus lui a envoyé quelques briques par la poste avec des photos de ses jeunes enfants les fabriquant dans leur jardin. "Le contrôle de la qualité n'était probablement pas le plus fort à cet égard, mais cela montre à quel point c'est un produit qui peut trouver sa place sur le marché mondial", déclare Coletta.

La certification de sécurité des briques d'algues de Prometheus, par l'American Society for Testing and Materials, devrait être achevée d'ici la fin de l'année, ainsi que la construction de l'usine de fabrication, selon Burnett. Il dit que l'usine commencera immédiatement à produire "des dizaines de milliers" de briques et augmentera rapidement jusqu'à une quantité "significative" - ​​bien qu'il ne divulgue pas les volumes prévus, invoquant des raisons commerciales. Burnett a également refusé de partager le prix final des briques avant le début de la production et l'entreprise peut être sûre de ses coûts. "Notre objectif est de n'avoir aucune prime verte attachée à nos blocs", dit-il.

Même si le coût des briques s'avère comparable à celui des blocs de béton conventionnels, il faudra peut-être quelques années aux architectes et aux développeurs pour être sûrs qu'"ils seront performants et auront un impact limité ou nul sur les projets", déclare Coletta. Il n'y a pas beaucoup de données sur la prévalence des matériaux d'origine organique dans l'industrie de la construction. Même aux Pays-Bas, qui sont devenus ces dernières années une plaque tournante des pratiques de construction durables, les experts affirment qu'environ 3 % des matériaux utilisés sont d'origine biologique.

Mais SOM, qui se présente comme un leader de l'architecture verte et tient à offrir à ses clients des options à faible émission de carbone, ajoutera les briques à sa liste de matériaux dès que la certification de sécurité sera terminée. "Nous avons eu des clients qui sont venus et ils nous ont vus travailler là-dessus et ont dit qu'ils le voulaient dans leur projet tout de suite", explique Coletta. "C'est difficile pour moi de retenir mes équipes de conception."

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