En bref
- Les chercheurs de l’Université de Stuttgart ont mis au point un bio-béton en transformant l’urine en matériau de construction durable.
- Le processus utilise la biomineralisation microbienne, transformant l’urée en cristaux de carbonate de calcium, similaires au grès naturel.
- Ce projet, soutenu par le ministère des Sciences, vise à intégrer l’urine dans une chaîne de valeur circulaire pour réduire les déchets et les émissions.
- Des essais ont démontré des résistances à la compression impressionnantes, ouvrant la voie à des applications concrètes dans le secteur de la construction.
Les chercheurs de l’Université de Stuttgart ont récemment attiré l’attention du monde entier avec leur projet innovant de transformer l’urine en bio-béton. Ce développement promet de révolutionner les pratiques de construction durable en exploitant une ressource souvent négligée. En utilisant la biomineralisation microbienne, une technique où des bactéries transforment l’urée présente dans l’urine en cristaux de carbonate de calcium, l’équipe a réussi à créer un matériau de construction robuste et écologique, semblable au grès naturel. Ce projet, nommé SimBioZe, est soutenu par le ministère des Sciences, de la Recherche et des Arts du Bade-Wurtemberg et démontre le potentiel de l’urine comme ressource précieuse dans la production de matériaux de construction respectueux de l’environnement.
Un matériau de construction écologique
Le béton est le matériau de construction le plus utilisé dans le monde, avec environ quatre milliards de tonnes produites chaque année. Cependant, son empreinte écologique est considérable, en raison de la production de ciment, son ingrédient principal. Ce processus nécessite de chauffer du calcaire à environ 1 450 degrés Celsius, ce qui consomme énormément d’énergie et émet des quantités importantes de gaz à effet de serre. Pour répondre à ce défi environnemental, l’équipe de recherche a mis au point le bio-béton, une alternative prometteuse. Ce matériau s’intègre dans une chaîne de valeur « eaux usées-bio-béton-engrais », transformant un déchet commun en matériaux de construction précieux et en engrais.
Maiia Smirnova, chercheuse associée à l’ILEK, explique que le bio-béton est produit par biomineralisation, un processus où des organismes vivants produisent des matériaux inorganiques par des réactions chimiques. « Nous mélangeons une poudre contenant des bactéries avec du sable, plaçons le mélange dans un moule, puis le rinçons avec de l’urine enrichie en calcium sur une période de trois jours dans un processus automatisé », poursuit-elle. Ce processus solidifie le mélange de sable en bio-béton, produisant un solide chimiquement similaire au grès calcaire naturel.
Des résultats d’essais impressionnants
Les essais menés par les chercheurs ont produit des résultats remarquables. En utilisant de l’urée de qualité technique, le bio-béton a atteint des résistances à la compression supérieures à 50 mégapascals (MPa), surpassant ainsi les matériaux biomineralisés disponibles auparavant. Les tests avec de l’urine artificielle ont produit des résistances de 20 MPa, tandis que l’urine humaine réelle a donné des résistances d’environ 5 MPa, en raison d’une diminution de l’activité bactérienne pendant le traitement. Les chercheurs visent à améliorer encore ces résultats, en ciblant des résistances de 30 à 40 MPa, suffisantes pour construire des bâtiments de trois étages.
Lucio Blandini, chef de l’Institut pour les structures légères et la conception conceptuelle, souligne que le processus de production de leur bio-béton consomme beaucoup moins d’énergie et émet moins de gaz à effet de serre que la production traditionnelle de ciment. Ce processus est également durable car il intègre le produit dans une chaîne de valeur circulaire, selon Blandini.
Des applications potentielles et des essais en conditions réelles
Le projet SimBioZe, qui utilise l’urine humaine pour produire un matériau de construction durable, est actuellement en phase d’évaluation de la résistance du bio-béton aux cycles de gel-dégel, ce qui déterminera son aptitude pour des applications extérieures. La deuxième phase du projet, récemment financée pour trois années supplémentaires, se concentrera sur l’optimisation de l’activité bactérienne et l’affinement du processus de production.
Pour tester l’applicabilité dans le monde réel, les scientifiques prévoient de construire une installation pilote à l’aéroport de Stuttgart. Cette installation transformera l’urine collectée dans des zones publiques à forte densité en bio-béton tout en extrayant simultanément des engrais précieux. En créant une économie circulaire qui récupère les nutriments et minimise les déchets, le projet illustre une infrastructure urbaine durable.
L’avenir du bio-béton
Ce projet novateur pourrait bien transformer le secteur de la construction en réduisant de manière significative son empreinte carbone. En incorporant l’urine dans la production de bio-béton, les chercheurs ouvrent la voie à une utilisation plus responsable des ressources naturelles. Cependant, plusieurs défis restent à relever, notamment l’amélioration de la résistance du matériau et la mise à l’échelle du processus pour une production industrielle. Comment cette innovation pourrait-elle être intégrée dans les pratiques de construction actuelles et quelles implications aurait-elle pour l’avenir de l’architecture durable ?
