DÉCOFFRAGE N°2 - Argiles activées et clinker

Les argiles activées sont-elles des solutions pour réduire le besoin de clinker ?

La production de clinker est le principal contributeur aux émissions de gaz à effet de serre dans le processus de fabrication du ciment. Il est donc logique d'explorer des alternatives pour produire du ciment moins carboné. 

Les laitiers de haut-fourneau et les cendres volantes sont des solutions viables cependant ils sont disponibles en quantités restreintes et sont destinés à se raréfier avec la réduction de l'utilisation de hauts-fourneaux et la disparition des centrales électriques à charbon qui sont productrices de cendres volantes en France. Dans cette optique, les argiles activées se présentent comme une alternative prometteuse pour réduire l’utilisation de clinker dans les ciments.  

Comment sont produites les argiles activées en France ? 

La fabrication d'argiles activées, suit une méthode de production proche de celle du clinker (schéma ci-dessous). Cependant, au lieu d’intégrer un cru cimentier composé à 80 % de calcaire, ce sont uniquement des argiles qui sont utilisées. Les émissions provenant du carbone présent dans le calcaire (CaCO3) sont donc éliminées.  

La température de cuisson est également diminuée, permettant l'incorporation d'un pourcentage élevé de biomasse ou d'autres formes de combustibles alternatifs aux combustibles fossiles, et une consommation énergétique réduite. La production d’argiles activées est donc très largement décarbonée. 

De plus, pour produire des ciments à base d’argiles activées, il est possible d'utiliser des argiles de kaolin de faible qualité, que l'on trouve en abondance dans de nombreuses régions du monde.  

[1] Source : adapté du site web LC3 

Enfin pour la production d'argiles calcinées, l'utilisation de fours spécifiques est indispensable. Ceux-ci peuvent avoir une capacité significativement moindre, réduite d'un facteur de 3 à 10, comparativement aux fours à clinker. Ils peuvent être neufs ou bien d'anciens fours à clinker reconvertis.  

Quelles sont les limites des argiles calcinées ? 

Les argiles calcinées, en tant que substituts partiels du clinker, n'ont pas exactement les mêmes propriétés liantes que ce dernier. Ces ciments qui les intègrent sont généralement des ciments ternaires comme par exemple les CEM II/C (aussi appelés ternaires aux argiles), où les argiles sont ajoutées au calcaire micronisé et au clinker, dont la proportion est réduite. 

Cela représente une réduction considérable par rapport aux ciments « CEM I » et « CEM II/A » qui sont principalement de 95 % et 75 % respectivement de clinker. 

L'impact de l'utilisation d'argiles calcinées sur la réduction des émissions dépendra largement de leur taux d'adoption dans la filière de la construction. Si elles venaient à être incorporées dans la majorité des ciments produits, les argiles calcinées auraient le potentiel de diminuer les émissions du secteur de 25 % à 33 %, pour un niveau de production équivalent.[3] 

Quels sont les enjeux réglementaires ? 

La normalisation des formulations de ciments incorporant des argiles calcinées est une étape essentielle pour le développement et l'acceptation de ces produits dans la construction. Cette normalisation, récente à travers la NF EN 197-5, conjuguée à l'appropriation de ces nouveaux produits par l'ensemble de la filière, ouvre la voie à une réduction significative des émissions de CO2 dans le secteur du ciment. 

Les argiles activées peuvent donc permettre de produire des ciments au poids carbone réduit qui pourront répondre, dans le domaine de la construction de bâtiments, aux exigences croissantes de la réglementation environnementale RE 2020. 

Conclusion 

Les argiles calcinées représentent une solution durable et économiquement viable pour réduire les émissions de CO2 dans le secteur du ciment. Les récentes évolutions de la normalisation de ces ciments sont bénéfiques à cette transition qui devrait nous permettre d’utiliser le potentiel de réduction d'émissions carbone des argiles activées.  

Sources : 

[1] Src :  LC3 

[2] Src : Wikipedia - Ciment de calcaire et d'argile calcinée

[3] Src : France Stratégie – Mai 2023