Vicat et Léon Grosse : premier essai à grande échelle de béton à liant carbone négatif

Mise en œuvre classique pour ces planchers en béton à liant Carat, dans deux bâtiments du programme “Le 8ème chemin”, à Bron (Rhône).  ( ©EJH)

Le groupe cimentier Vicat s’est fortement engagé dans la décarbonation du BTP au travers de ses bétons nouvelle génération, à base de pouzzolane, de calcaire micronisé ou d’argiles activées. Il innove une nouvelle fois avec Carat, un liant qui permet de réduire jusqu’à 10 fois le poids carbone d’un béton structurel. Un béton structurel courant non armé consomme 200 à 210 kg eq CO₂/m³. Formulé avec Carat, le béton ne “pèse” plus que 19,7 kg eq CO₂/m3.

90 % du poids carbone du béton sont liés au ciment, qui est fabriqué en chauffant à 1450°C un mélange de calcaire, d'argile et de sable finement broyés, pour obtenir du clinker. Outre la consommation en énergie du four (qui représente 35 % des émissions), la cuisson du calcaire libère du CO₂ (65 % des émissions). Après avoir agi sur la source énergétique, en réduisant le recours aux combustibles fossiles, réduire la quantité de clinker est un autre levier pour abaisser le poids carbone du béton.

Béton bas carbone à liant Carat (©EJH).

Un liant au bilan carbone négatif

Formulé dans la cimenterie de Montalieu-Vercieu (unité iséroise de Vicat qui concentre les essais de béton bas-carbone du groupe), le liant Carat contient du biochar à hauteur de 20%, en remplacement du clinker.

Inspiré de la "terra preta" d’Amazonie, le biochar est un charbon obtenu à partir de biomasse, généralement utilisé pour améliorer les sols agricoles.

Le biochar Soler qui est utilisé ici est obtenu par pyrolyse de déchets végétaux et forestiers français (une technologie propre à l’entreprise Carbonex, filiale de Soler).

Une tonne de biochar Soler séquestre ainsi l’équivalent de 2,9 tonnes de CO₂ absorbé par les plantes. Grâce à la substitution d’une partie du clinker par ce biochar, le liant Carat affiche un bilan carbone correspondant à un niveau d’émissions nettes négatif : -15 kg eq CO₂ par tonne.

Le ciment à base de Carat conserve les propriétés et les usages d’un ciment CEM II 42,5. Le substituer à un ciment traditionnel pour fabriquer du béton ne modifie pas les caractéristiques de ce dernier, qui est mis en œuvre classiquement.

Le biochar du liant confère une couleur presque noire au béton frais (©EJH).

Une validation pas à pas

Le liant Carat a été lancé en juillet dernier. Avant cela, le comportement du béton fabriqué avec Carat et sa mise en œuvre ont été validés en interne. Puis, en mars et avril 2022, ce béton a été coulé en murs structurels (voiles et poteaux), dans un petit bâtiment de bureaux de Corbioli (R+1), à Ambérieu-en-Bugey (Ain) ; ce qui a permis à ce promoteur-constructeur de vérifier les performances du matériau, qu’il a mis en œuvre lui-même.

Parallèlement, Vicat a engagé une procédure d’appréciations techniques d’expérimentation (ATEX), qui devrait aboutir début 2024. Vicat n’attend plus que cette validation normative pour lancer son liant Carat à grande échelle.

Ce béton bas carbone ne demande aucun changement dans les habitudes de mise en œuvre et ses temps de prise sont identiques au béton classique. (©EJH)

Partenaires dans un projet démonstrateur

En attendant les ATEX, une nouvelle étape a été franchie en octobre 2022 : le béton utilisant Carat est expérimenté dans deux bâtiments de bureaux de la future direction régionale de Léon Grosse, qui font partie intégrante du projet “Le 8ème chemin”, à Bron.

Le groupe du BTP Léon Grosse* partage avec Vicat** la volonté de décarboner ses activités, en trouvant des solutions efficaces pour bâtir responsable.

"Nos deux entreprises familiales sont partenaires depuis un an pour travailler en synergie sur les volets innovation, performance environnementale et sociétale", souligne David Poulain, directeur de l’agence de Lyon de Léon Grosse. C’est dans ce cadre qu’est expérimenté ce béton innovant, dans le programme “Le 8ème chemin” porté par Léon Grosse Immobilier. Bâti sur le site des bureaux de la direction régionale, cette opération comptera, outre les nouveaux bureaux de celle-ci, divers bâtiments d’habitation, des commerces et une maison médicale.

David Poulain, directeur de l’agence Léon Grosse de Bron (à gauche), et Laurent Le Gay, directeur offres et marché de Vicat France (©EJH).

Un chantier classique

Quelques murs ont d’abord été réalisés en sous-sol, pour que les équipes prennent en main le matériau. Mais l’essentiel des 850 m³ de béton à base de liant Carat seront coulés en plancher, pour réaliser des dalles complètes d’une portée de 7 à 8 m (une trame courante pour le tertiaire) et constituer les plateaux de deux des quatre bâtiments de bureaux.

Sur le chantier du “8ème chemin”, les premiers bétons contenant du liant Carat ont été mis en oeuvre en octobre 2022. En mai 2023, 850 m³ auront été coulés (©EJH).

Décarboner la construction passe aussi par l’utilisation de matériaux produits le plus près possible des chantiers. Dans le cas présent, granulats et ciment sont fabriqués à proximité et le biochar provient de Lacanau, en Gironde). Le béton à base de liant Carat est fabriqué non loin de Bron, dans la centrale à béton Vicat de Vaulx-en-Velin (Rhône), tous les matins de 10h à 11h30, 5 jours sur 7.

Le liant est transporté par camion Oxygène, fonctionnant au gaz et à l’électricité. La centrale dispose de deux de ces camions qui permettent d’éviter 97 % d’émissions de CO₂ et 75 % de particules fines comparé au reste de la flotte de camions (©EJH).

Cette solution est mise en œuvre sans changer les habitudes des équipes : coulage en 25 cm d’épaisseur sur coffrage modulaire (©EJH).

Mêmes gestes, mêmes étapes et même avancement du chantier qu’avec un béton courant (©EJH).

Gris anthracite au moment du décoffrage, le béton s’éclaircit peu à peu en séchant, jusqu’à ressembler finalement à un béton classique (©EJH).

Objectif : toujours plus de décarbonation

Ce chantier permet de confirmer la généralisation possible du produit à grande échelle et Vicat cherche désormais à mettre en œuvre son béton à liant Carat dans de nouvelles opérations. Avec Carat, le fabricant vise les marchés du BPE, de la préfabrication mais aussi du second œuvre. Il teste des liants plus fortement dosés en biochar, permettant de séquestrer encore plus de carbone. Ainsi, son liant Carat 2402H, dont les performances techniques se rapprochent d’un ciment CEM II 32,5 R (pour les travaux de maçonnerie), affiche une valeur d’émissions nettes de -310 kg CO₂/t.

 L’aspect de surface du béton à base de Carat est équivalent à un béton classique et conforme au DTU (©EJH).

*Léon Grosse, 2.100 collaborateurs, un chiffre d’affaires 2022 de 770 millions d’euros, 44 % de chantiers bas carbone, est actif dans la construction, l’offre de solutions répondant à la transition énergétique et l’immobilier.

** Vicat, 9.500 collaborateurs, un chiffre d’affaires 2022 de 3,6 milliards d’euros (dont les 2/3 hors de France), produit du ciment, des granulats et du béton prêt à l’emploi fabriqué à proximité des chantiers.