Valorisation des émissions de CO2 via le béton recyclé

Le/la stagiaire conduira ses travaux au sein du laboratoire LTDS dans l’équipe « Géomateriaux et Constructions Durables » sur le site de Saint-Etienne. L’équipe « Géomateriaux et Constructions Durables » mène des recherches sur les géomateriaux et les ouvrages de Génie Civil. Elle s’investit dans plusieurs enjeux sociétaux forts, s’inscrivant dans un cadre de développement durable : la sécurité des biens et des personnes, l’amélioration des systèmes d’infrastructure de transport, l’optimisation de l’utilisation des ressources non renouvelables ou encore, l’amélioration et la conservation du patrimoine bâti.

Le projet CO₂NCRETE s’inscrit parfaitement dans le cadre du développement durable, contribuant à la réduction de l’empreinte carbone, et présente une double ambition. D’une part, la réutilisation des particules constituant le clinker, permettra de réduire considérablement le niveau élevé d’émissions de CO₂ induites par la cuisson du cru (~1450°C) et de limiter l’impact sur les ressources naturelles (extraction du calcaire et de l’argile dont elles sont issues). D’autre part, en accord avec les objectifs établis par l’ONU sur « les réductions d’émissions mondiales de carbone », la carbonatation accélérée des fines recyclées permettra de réduire jusqu’à 210 kg les émissions de dioxyde de carbone par tonne de ciment, en comparaison à une production classique. C’est dans ce contexte que s’inscrit le présent projet, qui vise à valoriser et exploiter les déchets de construction et les émissions du dioxyde de carbone, en maitrisant le processus d’absorption du CO₂ grâce à une carbonatation accélérée.

Dans un premier temps, une étude bibliographique sera réalisée, afin de mieux cerner les approches expérimentale et numérique.

1. Approche expérimentale à deux échelles : des données expérimentales sont nécessaires pour analyser les phénomènes mis en jeu lors de la carbonatation accélérée des fines recyclées, de bien caractériser l’influence des facteurs majeurs pour pouvoir modéliser correctement le phénomène.
2. Les paramètres comme la géométrie, la surface spécifique des particules, la pression atmosphérique, la température, le prétraitement, etc. ont une influence majeure sur l’écoulement du gaz à travers des fines recyclées. Il est nécessaire de mettre au point le protocole d’écoulement multiphasique, afin d’optimiser la qualité et le temps de traitement des fines au CO₂.
3. Modélisation numérique : en se basant sur l’étude expérimentale, l’outil numérique permettra d’optimiser le processus de captation maximale de CO₂.

La conclusion de ce stage se traduira par la formulation des Bétons Recyclés Carbonatés. Les résultats expérimentaux serviront de références pour l’élaboration de plusieurs modèles de carbonatation.

Le candidat doit avoir des connaissances dans l'analyse numérique: FEM, CFD.