Ciment : ça pollue, mais on ne peut pas s’en passer !

Aujourd’hui, j’ai décidé d’écrire sur le ciment : le matériau le plus utilisé au monde. Depuis l’Antiquité jusqu’à nos jours, il joue un rôle essentiel dans le développement des civilisations. On peut même dire qu’il s’agit de l’un des matériaux fabriqués par l’être humain les plus anciens encore largement utilisés aujourd’hui. Fait remarquable, ses principes de composition ont relativement peu évolué au cours des siècles.

Vous avez probablement deviné pourquoi j’ai choisi ce sujet : le ciment est aussi l’un des matériaux les plus polluants. À elle seule, l’industrie cimentière est responsable d’environ 7 à 8 % des émissions mondiales de CO₂. C’est considérable.

Pourtant, il est difficile de s’en passer. Le ciment est indispensable à la construction des logements, des routes, des ponts, des hôpitaux ou encore des infrastructures énergétiques. Avec une population mondiale en croissance et une amélioration du niveau de vie dans de nombreux pays, la demande reste très élevée.

Une histoire ancienne

Parlons un peu de la chimie du ciment, en tant que chimiste ayant travaillé dans ce domaine.

Le ciment moderne, appelé ciment Portland, a été breveté en 1824 par Joseph Aspdin. Cependant, les principes chimiques qui le sous-tendent sont bien plus anciens. Dès l’Antiquité, les Romains utilisaient déjà des mélanges de chaux et de cendres volcaniques. Ces cendres, appelées pouzzolanes, provenaient notamment de la région de Pouzzoles, près de Naples.

Aujourd’hui encore, les matériaux pouzzolaniques occupent une place importante dans certains ciments. On qualifie de « pouzzolaniques » les matériaux riches en silice ou en aluminosilicates qui réagissent avec la chaux en présence d’eau pour former des composés cimentaires. Cette activité pouzzolanique contribue au durcissement et à la résistance du matériau, particulièrement à moyen et long terme.

Comment fabrique-t-on le ciment ?

Comment fabrique-t-on le ciment moderne ? On chauffe un mélange principalement composé de calcaire et d’argile à environ 1 450 °C dans un four rotatif. À cette température, le calcaire se décompose en oxyde de calcium (chaux) et en CO₂, puis les différents constituants réagissent pour former ce que l’on appelle le clinker. Celui-ci est constitué principalement de silicates et d’aluminates de calcium.

Le clinker est ensuite broyé avec une petite quantité de gypse pour obtenir le ciment. Lorsque l’on mélange ce ciment avec de l’eau, les phases minérales du clinker s’hydratent et forment un réseau complexe de produits d’hydratation, notamment le gel C-S-H (silicate de calcium hydraté), responsable de la résistance mécanique du béton.

Une industrie énergivore et carbonée

Comme vous pouvez le constater, l’industrie cimentière est à la fois très énergivore et très consommatrice de matières premières. De plus, une part importante des émissions de CO₂ ne provient pas seulement du chauffage des fours, mais aussi de la décomposition chimique du calcaire lui-même.

Vers un ciment moins polluant

Aujourd’hui, de nombreuses pistes sont explorées pour réduire l’empreinte carbone du ciment : utilisation de matériaux cimentaires alternatifs, incorporation de matériaux recyclés, optimisation des procédés industriels ou encore captage et stockage du CO₂.

Parmi les projets pilotes les plus intéressants figure la collaboration entre Holcim et l’entreprise Svante. Leur objectif est de capturer une partie du CO₂ émis lors de la production du ciment grâce à des matériaux adsorbants avancés. Certaines technologies de capture du carbone utilisent notamment des MOF (Metal-Organic Frameworks), une famille de matériaux poreux très prometteurs pour le stockage et la séparation des gaz, d’ailleurs j’en parle dans un épisode de Draw Me un matériau.

Construire mieux, consommer moins

Je terminerai avec une idée simple : mieux vaut prévenir que guérir. Construisons de manière plus raisonnée. Évitons les bâtiments surdimensionnés ou inutilisés. Préservons les infrastructures existantes lorsque c’est possible. Et surtout, évitons les guerres : après chaque destruction, il faut reconstruire, ce qui nécessite d’énormes quantités de ciment et de ressources.

Merci d’avoir lu jusqu’au bout, et à la prochaine !
Nizami

Références

1. Air Liquide — Air Liquide et Holcim signent un accord visant à décarboner la production de ciment grâce à un projet de captage du carbone en Belgique (27 février 2026) : https://www.airliquide.com/fr/groupe/communiques-presse-actualites/27-02-2026/air-liquide-et-holcim-signent-un-accord-visant-decarboner-la-production-de-ciment-grace-un-projet-de
2. Svante — How Svante & LafargeHolcim Have Partnered To Take Innovation To Scale | Decarb Connect 2021 (27 janvier 2021) : https://www.svanteinc.com/videos/how-svante-lafargeholcim-have-partnered-to-take-innovation-to-scale-decarb-connect-2021/
3. Cosmos Materia – Draw Me un matériau — Réseaux métallo-organiques, une solution à la capture du CO2 ? – Nizami Israfilov (25 septembre 2023) : https://www.cosmosmateria.com/reseaux-metallo-organiques-une-solution-a-la-capture-du-co2-nizami-israfilov/

MatérioThinking

MatérioThinking est la chronique du média Cosmos Materia qui explore la matière comme matériau et sujet de réflexion.

Découvrez les éditions