Une économie circulaire avec des liants alternatifs et innovants

Les infrastructures de transport "consomment", en grande quantité, des ressources naturelles (granulats , liants…), et de l’énergie pour leur fabrication. A l’heure actuelle, la loi de transition énergétique nous incite à rendre les matériaux de construction plus vertueux. Par ailleurs, les infrastructures utilisent des matériaux issus du raffinage du pétrole, tels que les bitumes, les huiles et les polymères synthétiques, pour la fabrication des enrobés. Se pose alors la question de la raréfaction inéluctable de la ressource pétrolière, voulue ou contrainte, ainsi que des conséquences des changements probables des stratégies de raffinage du pétrole, dans les prochaines décennies.

Dans ce contexte, les objectifs principaux de cette thématique sont:

• la réduction des températures de fabrication pour les enrobés 
• l’augmentation des taux de recyclage dans tous les matériaux 
• la maîtrise du multi-recyclage dans tous les matériaux 
• le développement de nouveaux matériaux issus de la biomasse alternatifs aux liants hydrocarbonés, et de la biocalcification pour compléter les liants  hydrauliques
• la constitution de solutions hybrides en mixant ces solutions (ex: recyclage en place à 100% à froid avec émulsion bio-sourcée)

Ainsi le laboratoire MIT participe au développement de nouvelles pratiques professionnelles avec une utilisation accrue de matériaux dits éconologiques, utilisant par exemple des températures d’enrobage toujours plus faibles pour les matériaux bitumineux (matériaux à l’émulsion ou enrobés tièdes), ou faisant de plus en plus appel au recyclage (pour les matériaux bitumineux, hydrauliques et non traités), pour une économie plus circulaire. Il participe également à l’émergence de nouveaux liants viscoélastiques issus de la biomasse (comme les micro-algues, par exemple)

Pour cela, il s’appuie sur ses compétences mécaniques, rhéologiques et physico-chimiques pour évaluer de façon pertinente les performances de ces matériaux et leur impact sur l’environnement (consommation d’énergie, rejet de polluants, de gaz à effet de serre), pour mettre au point ou améliorer les méthodes de formulation de ces matériaux, et pour en définir les recommandations d’usage.

Quelques résultats marquants obtenus par le laboratoire ces dernières années dans cette thématique sont:

• un brevet sur un bitume issu de micro-algues
• de premiers résultats de l’utilisation des bactéries pour améliorer les granulats de béton recyclés
• l’utilisation du bitume naturel Selenizza pour formuler des bitumes durs permettant de ralentir le vieillissement oxydatif de la matrice organique 
• le démonstrateur BioRePavation montrant que l’emploi de liants ou additifs biosourcés dans les techniques de recyclage peut conduire à de meilleurs performances par rapport aux solutions de référence
• le développement de traceurs chimiques in situ pour suivi de la miscibilité et du vieillissement des liants (ANR ImprovMURE) ;
• un modèle 3D du comportement de enrobés à l’émulsion (Cifre USIRF) ;
• un protocole analytique et des recommandations pour l’évaluation des fumées des mélanges et nouveaux traceurs (Projet ANSES, Biorepavation)
• un brevet sur le stockage à froid d’enrobé bitumineux ;
• une méthode de prise en compte des performances des granulats de béton recyclé pour reformuler des bétons (PN Recybéton) ;
• la démonstration de la bonne réponse mécanique en laboratoire des matériaux tièdes avec multi-recyclés (SUP&R ITN,  PN Mure, ANR ImprovMure, RILEM) ;

La thématique se poursuit en particulier sur:

• le développement de bio-liants visco-élastiques issus de micro-algues ou d’autres biomasses en alternative au bitume

• le développement de bio additifs (bio-émulsifiants, fluxants, régénérants pour le recyclage, bio-polymères….) permettant de diminuer l’impact sanitaire (fumées) et environnemental (températures plus faibles de mise en œuvre) des enrobés.

• la maitrise des paramètres physiques, physico-chimiques et mécaniques conduisant au mûrissement des enrobés à l’émulsion
• la filière de transport à froid du bitume
• l’amélioration du recyclage du béton par le béton grâce à la carbonatation naturelle ou biologique
• la bio-calcification…