L’invention d’un nouveau type de béton qui utilise du graphène à la place du sable

Le sable constitue la 2ᵉ ressource naturelle la plus exploitée au monde. Depuis l’an 2000, la demande mondiale en la matière a triplé, atteignant 50 milliards de tonnes par an. Cette forte hausse est due principalement au développement du secteur du bâtiment qui a besoin de ce matériau granulaire pour la fabrication du béton. D’après le PNUE (Programme des Nations Unies pour l’environnement), il est nécessaire d’agir pour éviter une crise du sable. D’autant plus que l’extraction à grande échelle menace les rivières et les écosystèmes côtiers. Des chercheurs de l’Université Rice, à Houston, aux États-Unis, ont alors développé un nouveau type de béton qui ne contient pas de sable.

Un matériau extrêmement résistant

Concrètement, ils ont remplacé ce matériau naturel par du graphène. En fait, le graphène est une couche unique d’atomes de carbone qui est réputé pour sa grande résistance. L’équipe de l’Université Rice, dirigée par James Tour, étudie ce matériau ultra-résistant depuis des années. Ils ont même développé une technique de production en masse du graphène qu’ils ont baptisée chauffage flash par effet Joule. Dans ce procédé, le coke métallurgique, un résidu de carbone obtenu par chauffage du charbon par pyrolyse, sert d’ingrédient de base. « Les premières expériences où le coke métallurgique a été converti en graphène ont abouti à un matériau qui semblait de taille similaire au sable », a déclaré Paul Advincula, auteur principal de l’étude.

Une approche innovante

Compte tenu de cette proximité en termes de taille, les chercheurs ont eu l’idée d’incorporer le graphène dans la composition de leur béton. Il faut savoir que le concept n’est pas nouveau puisque dans des études antérieures, d’autres groupes de recherche avaient déjà expérimenté l’utilisation du matériau en tant qu’agrégat du béton. Cependant, l’approche mise en œuvre par James Tour et ses collègues est différente, car elle renonce complètement à l’utilisation du sable. « Nous avons décidé d’explorer l’utilisation du graphène dérivé du coke métallurgique pour remplacer totalement le sable dans le béton, et nos résultats montrent que cela pourrait très bien fonctionner », a ajouté Paul Advincula.

Des résultats prometteurs

Bien sûr, la technique développée par les chercheurs de l’université Rice aide à préserver le sable. Mais en plus de cela, l’équipe a constaté que l’utilisation du graphène en tant que qu’agrégat rend le nouveau béton 25 % plus léger et 32 % plus tenace que le béton conventionnel. Comme si cela ne suffisait pas, les scientifiques ont enregistré une amélioration du taux de déformation maximale de 33 % et de la résistance à la compression de 21 %. Par contre, la résistance à l’étirement a baissé de 11 %. Les chercheurs n’envisagent pas d’en rester là. Ils prévoient de poursuivre leurs travaux, notamment dans le but de trouver une solution pour réduire le coût du mélange qui est pour l’instant assez élevé. Un article qui décrit cette percée a été publié dans la revue ACS Applied Materials. Que pensez-vous de cette alternative à l’utilisation du sable dans le béton ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire.