Academic literature on the topic 'Ciment bas carbone'

Dans cet article, l’association Équilibre des énergies invite les pouvoirs publics à mettre en place une stratégie de développement à la hauteur des bénéfices que peuvent apporter les technologies de captage, stockage et valorisation du CO 2 — CCS / CCU en anglais (Carbon Capture and Storage / and Utilisation) — pour répondre aux enjeux climatiques. En effet, la sidérurgie, la chimie, la production de ciment, de produits pétroliers, de chaleur industrielle ou encore l’agroalimentaire sont autant de filières émettrices de CO 2 susceptible d’être capté pour être ensuite transporté, stocké et / ou valorisé, notamment dans des carburants de synthèse bas-carbone à destination des secteurs aérien et maritime. H.J.

Utiliser des bétons bas carbone est devenu désormais une nécessité amenant les normes qui régissent les bétons (EN 206) et les ciments (EN 197) à évoluer. L’utilisation des ciments dits « bas carbone » est rendue par conséquent possible (CEM II/C-M et CEM VI). Le travail présenté se concentre sur l'évolution de la microstructure, des résistances mécaniques et de la durabilité des bétons à base de ciments bas carbone, notamment les mélanges ternaires Clinker-Laitier-Calcaire (K-S-LL). Un indicateur est proposé pour caractériser l'empreinte carbone du béton et sa durabilité en ce qui concerne la corrosion induite par la carbonatation..Les résultats de ce travail mettent en évidence le rôle important des additions réactives à réduire le coût carbone des liants tout en maintenant de bonnes propriétés mécaniques.Un modèle permettant la prévision de la durée de vie de l’enrobage en fonction des propriétés des matériaux cimentaires est adapté à notre problématique. Les bétons à base des ciments ternaires présentent des rapports CO2/ddv intéressants liés à une durée de propagation de corrosion élevée par rapport aux bétons à base de ciment portland. Cependant, la prise en compte de l’effet de carbonatation sur la résistivité électrique influence les tendances observées
The use of low-carbon concrete has now become a necessity leading to changes inthe standards governing concrete (EN 206) and cement (EN 197). The use of so-called “lowcarbon” cements is therefore made possible(CEM II/C-M and CEM VI). The work presented focuses on the evolution of the microstructure,mechanical strength and durability of low-carboncement-based concretes, in particular clinkerslag-limestone ternary mixtures (K-S-LL). An indicator is proposed to characterize the carbon footprint of concrete and its durability with respect to corrosion induced by carbonation.The results of this work demonstrate the important role of the reactive additions inreducing the carbon cost of the binders while maintaining good mechanical properties. Amodel allowing the prediction of the service life of the coating as a function of the properties of the cement materials is adapted to our problem.Concretes based on ternary cements have advantageous CO2/ddv ratios associated with a high corrosion propagation time compared with concretes based on portland cement. However,consideration of the carbonation effect on electrical resistivity influences the observed trends

La part de l'industrie cimentière représente aujourd'hui environ 8% des émissions mondiales de CO2 provenant principalement du processus de fabrication du clinker de ciment Portland. Une manière de réduire efficacement l'impact environnemental du ciment Portland est donc de diminuer le taux de clinker en utilisant des matériaux à hydraulicité potentielle (MHP) (matériaux pouzzolaniques ou à hydraulicité latente), portant une plus faible part de CO2 et qui, en présence d'eau et de chaux, sont capable de produire des hydrates aux propriétés liantes, tel que le clinker. Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéresserons plus particulièrement aux kaolins qui, calcinés, puis combinés au carbonate de calcium, dans les ciments de type LC3, permettent de réduire le taux de clinker à 50% pour des performances similaires au ciment CEM I, grâce à la réactivité pouzzolanique du métakaolin et à l'effet synergique de ce dernier avec le calcaire.La forte réactivité des métakaolins (ou kaolins calcinés) est acquise lors de sa calcination entre 600 et 800°C, au cours de laquelle le kaolin subit d'importantes transformations structurelles avec le passage d'une structure cristallisée (kaolinite) à une structure fortement désordonnée, quasi-amorphe (métakaolinite). De nombreuses études ont mis en évidence les changements de l'environnement local de l'Al au cours de la calcination de la kaolinite, en observant les transitions de l'Al en sites octaédriques de la kaolinite vers des sites de coordinence 5 et 4 dans la métakaolinite. Ce changement de coordinence de l'Al, pourrait être à l'origine de la forte réactivité du métakaolin par rapport au kaolin, ou à d'autres types d'argiles calcinées (illite, montmorillonite, ...), dans lesquelles la présence d'[5]Al n'a pas été mise en évidence. Ainsi, la connaissance du rôle de l'aluminium dans la structure des métakaolins, qui intervient dans la formation des hydrates liants (C-A-S-H, carboaluminates) lors de l'hydratation des ciments LC3, est indispensable pour comprendre leur réactivité. L'objectif de cette thèse est d'une part, de mieux comprendre la structure des métakaolins, et l'influence du processus de calcination sur cette structure, à travers une approche multi-technique (DRX, ATG, FT-IR, …). On s'intéressera plus particulièrement à l'environnement local autour de l'Al en utilisant la RMN-MAS du solide de l'Al27 et la spectroscopie XANES au seuil K de l'Al. Et d'autre part, d'appréhender les relations structure-réactivité et d'identifier le rôle de l'Al dans la réactivité des métakaolins, à partir des essais de réactivité R3 par calorimétrie isotherme et de résistance mécanique sur des ciments de type LC3. Cette étude est menée à partir d'un échantillonnage de différents kaolins calcinés en four flash et en four à moufle à différentes températures
The cement industry currently accounts for around 8% of global CO2 emissions, mainly from the Portland cement clinker manufacturing process. One way of effectively reducing the environmental impact of Portland cement is therefore to reduce the clinker content by using potentially hydraulic materials (PHM) (pozzolanic or latent hydraulic materials), which have a lower CO2 content and that can produce binding hydrates, as clinker, in the presence of water and lime. This thesis focuses specifically on kaolins. Through appropriate calcination and subsequent incorporation with calcium carbonate in LC3 cements, the clinker content can be reduced up to 50%. This reduction maintains performance levels comparable to CEM I cement, achieved through the pozzolanic reactivity of metakaolin and its synergistic impact with limestone.The high reactivity of metakaolins (or calcined kaolins) is acquired during calcination between 600 and 800°C, during which kaolin undergoes major structural transformations, moving from a crystallized structure (kaolinite) to a highly disordered, quasi-amorphous, structure (metakaolinite). Numerous studies have highlighted the changes in Al local environment during the calcination of kaolinite, observing Al transitions from octahedral sites in kaolinite to 5- and 4-coordination sites in metakaolinite. This change in Al coordination could be at the origin of the high reactivity of metakaolin compared to kaolin, or to other types of calcined clays (illite, montmorillonite, etc.), in which the presence of [5]Al has not been demonstrated. Thus, better knowledge of the role of aluminum in the structure of metakaolins, which is involved in the formation of binder hydrates (C-A-S-H, carboaluminates) during the hydration of LC3 cements, is essential for understanding their reactivity.The first aim of this thesis is to gain a better understanding of the structure of metakaolins, and the influence of the calcination process on this structure, using a multi-technique approach (XRD, TGA, FT-IR, etc.). Particular attention will be paid to the local environment around Al, using solid-state Al27 MAS-NMR and Al K-edge XANES spectroscopy. And secondly, to understand the structure-reactivity relationships and identify the role of Al in the reactivity of metakaolins, based on R3 reactivity tests by isothermal calorimetry and mechanical strength tests on LC3-type cements. The study is based on a sampling of different kaolins calcined at different temperatures using both a flash and a muffle furnace

Aujourd'hui, les problèmes environnementaux sont plus graves que jamais. Des mesures urgentes devraient être prises dans tous les domaines de l'activité humaine, y compris la construction. L'un des principaux contributeurs à l'impact négatif de cette industrie sur l'environnement est la fabrication du ciment Portland ordinaire (OPC) nécessaire à la production de béton et d’autres matériaux cimentaire. Malgré son importance, il présente un inconvénient important: sa production est accompagnée par de grandes quantités de gaz à effet de serre. Ils représentent 5 à 8% des émissions mondiales totales de CO2. Des matériaux cimentaires plus écologiques sont maintenant nécessaires.Des réductions significatives de l’impact sur l’environnement ne peuvent être obtenues que par l’utilisation de liants de nouvelle génération dont la fabrication ne nécessite pas beaucoup de processus et de traitements supplémentaires. L'une d'elles consiste à utiliser des déchets industriels comme liants (différentes laitiers, cendres volantes, cendres de biomasse, etc.). De cette manière, il y a non seulement une réduction de l'impact de processus tels que l'extraction minière ou la calcination, mais également le recyclage des déchets (un principe de l'économie circulaire).Une possibilité consiste à utiliser du laitier de haut fourneau (GGBS) comme base pour ce ciment de nouvelle génération. En raison de sa réactivité relativement faible avec l'eau, des suppléments (également appelés activateurs) doivent être utilisés pour favoriser le processus d'hydratation. Le carbonate de sodium (Na2CO3) est l’un des activateurs les plus prometteurs et en même temps les moins étudiés. Un tel ciment alkali-activé présente des propriétés mécaniques et de durabilité élevées, ainsi qu'une empreinte CO2 très faible. Parmi les principaux problèmes qui entravent son utilisation à l'échelle industrielle, on peut mentionner une évolution de la résistance lente à jeune âge et de rhéologie médiocre.L'objectif de la présente thèse est de développer une nouvelle conception du liant à base de laitier activé par Na2CO3, qui répondrait à toutes les exigences modernes du secteur de la construction, en particulier les propriétés rhéologiques et le développement de la résistance à jeune âge. Ce liant doit toujours répondre à au moins trois critères principaux: faible impact environnemental, faibles risques de danger dans les applications sur le terrain et être économiquement compétitif à l'échelle industrielle.Dans le présent travail, l’influence de différents paramètres tels que le rapport eau/liant, la concentration de Na2CO3, la finesse du laitier et les conditions de durcissement sur les propriétés du mélange à jeune âge et à long terme a été étudiée. Sur la base des résultats du processus d’hydratation, les additifs à base de phosphonate qui permettent de contrôler efficacement la rhéologie de tels liants ont été testé avec succès. Ils permettent non seulement de contrôler le temps de prise, mais fournissent également un effet plastifiant.En ce qui concerne l’amélioration des propriétés de résistance au jeune âge, différentes méthodes ont été utilisées. L’utilisation d’un traitement thermique ou d’une augmentation de la finesse du GGBS s’est avérée efficace. L’exploration des causes d’une longue période d’induction a montré que l’accélération pouvait également être obtenue par l’ajout d’une source de calcium à cinétique de dissolution contrôlée. En conséquence, le liant est devenu plus réactif et plus robuste à certains facteurs (concentration d’activateur, rapport eau/liant, conditions de durcissement, etc.). Pour compenser l'empreinte carbone supplémentaire de la source de calcium ajoutée, le liant a été dilué avec succès par le calcaire sans aucune dégradation des propriétés à un certain pourcentage de dilution
Today, environmental problems are more acute than ever. Urgent measures should be taken in all spheres of human activity including construction and civil engineering. One of the major contributors of negative environmental impacts from this industry is the manufacturing of ordinary Portland cement (OPC) required for concrete and other cementitious materials production. Although its importance to economical development, it has a significant drawback - its production is accompanied by the emission of large quantities of greenhouse gases. They account for 5-8% of total world CO2 emissions. More environmentally friendly cementitious materials are now required.Significant reductions of the environmental impact can be achieved only through the use of new-generation binders whose manufacture does not require a lot of additional processes and treatments. One route is through the use of industrial wastes as binders (different slags, fly ash, biomass bottom ash, etc.). In this way there is not only a reduction in the impact of processes such as mining or calcination, but also the recycling of waste materials (circular economy principle).One possibility is to use ground granulated blast furnace slag (GGBS) as the basis for such a new generation cement. Due to its rather low reactivity with water, additional supplements (also called activators) should be used to promote the hydration process. One of the most promising, and at the same time least studied, activators is sodium carbonate (Na2CO3). Such alkali-activated cements present high mechanical and durability properties, as well as a very low CO2 footprint. Among the main problems hindering its industrial scale adoption are their poor rheology and too slow strength gain within the first days of hardening.The objective of the present thesis is to develop a new binder based on Na2CO3 activated GGBS that would meet all the modern requirements of the construction industry, in particular regarding the rheological properties and early age strength development. In addition this binder should always respond to at least three main criteria: low environmental impact, low health and safety concerns in field applications, and be economically competitive at industrial scale.In the present work, the influence of different parameters like water/binder ratio, Na2CO3 concentration, slag fineness and curing conditions on both early age and long term properties of the mixture were studied. Based on the results of the hydration process analysis, phosphonate based additives that allow for the effective control of the rheology of such binders were successfully tested. They not only allow control over the setting time, but also provide a plasticizing effect.Regarding the improvement of early age strength properties, various methods have been used. The use of heat treatment or an increase of GGBS fineness turned out to be efficient. Exploring the causes of the long induction period has shown that acceleration can also be achieved by the addition of a calcium source with controlled dissolution kinetics. As a result, the binder became more reactive and robust against certain factors (activator concentration, Water/Binder ratio, curing conditions, etc.). To compensate for the additional carbon footprint from the added calcium source, the binder was successfully diluted by limestone without any degradation of the properties below some dilution percentages

A grande parte dos organismos que vivem no ambiente marinho contribuem na formação de sedimentos, a partir de suas carapaças, de suas partes esqueletais e mesmo de sua matéria orgânica. “Sedimento bioclástico” é o termo usado para descrever sedimentos ricos em material carbonático, formado por fragmentos e/ou conchas de organismos mortos. A maioria das plataformas continentais de climas tropicais e equatoriais, e em algumas de climas temperados, apresentam depósitos sedimentares com altos teores de restos de corais e materiais conchíferos. Praticamente todo o material carbonático depositado no fundo marinho, pertence à categoria dos sedimentos biogênicos. Nas plataformas continentais se encontram, principalmente, as carapaças e as estruturas esqueletais de organismos bentônicos, enquanto nos taludes continentais e zonas mais profundas, se observa uma proporção crescente de restos de organismos planctônicos (foraminíferos, cocólitos e outros). Os organismos bentônicos são os responsáveis pela formação dos grandes depósitos bioclásticos das plataformas continentais de várias regiões do mundo. Um dos exemplos mais citados na literatura são os depósitos da Grande Barreira de Corais Australiana, que é composta de conchas calcárias e esqueletos de corais, algas, moluscos e foraminíferos. Estes depósitos bioclásticos são de grande importância econômica por podem ser utilizados como corretivos de solos, ração animal, fabrico do cimento, como fonte de cálcio para a farmacologia e como base na produção de cosméticos. Palavras-chave: material carbonático, material bioclástico, carbonato de cálcio. Abstract Most of the organisms that live in the marine environment contribute to the formation of sediments, from their shells, their skeletal parts and even their organic matter. Bioclastic sediment is the term used to describe sediments rich in carbonate material, formed by fragments and/or shells of dead organisms. Most continental shelves in tropical and equatorial climates, and some in temperate climates, have sedimentary deposits with high levels of coral debris and shell material. Practically all carbonate material deposited on the seabed belongs to the category of biogenic sediments. On continental shelves are mainly found the carapaces and skeletal structures of benthic organisms, while on continental slopes and deeper zones, there is an increasing proportion of remains of planktonic organisms (foraminifers, coccoliths and others). Benthic organisms are responsible for the formation of large bioclastic deposits on continental shelves in various regions of the world. One of the most cited examples in the literature are the Australian Great Barrier Reef deposits, which are composed of calcareous shells and coral skeletons, algae, molluscs and foraminifera. These bioclastic deposits are of great economic importance as they can be used as soil improvers, animal feed, cement manufacturing, as a source of calcium for pharmacology and as a basis for the production of cosmetics. Keywords: carbonate material, bioclastic material, calcium carbonate.

A lignina, produto final do metabolismo da planta, é uma macromolécula aromática, de constituição e estrutura molecular irregulares, cuja base estrutural é o fenilpropano, tendo como composição elementar carbono, hidrogênio e oxigênio. Dependendo do tamanho, a molécula da lignina apresenta comportamento solúvel ou polimérico coloidal. Obtém-se em maior escala a partir dos resíduos gerados na produção de celulose, papel e etanol celulósico. Apenas a indústria brasileira de celulose e papel produziu em 2013 resíduos com potencial de extração de aproximadamente sete mil toneladas de lignina. Alguns estudos têm procurado adicionar as cinzas resultantes da queima da lignina ao concreto, como adição ou substituição parcial do cimento, obtendo melhores desempenhos de resistência e durabilidade. Mas, essa queima representa mais uma etapa industrial de intervenção no resíduo, exigindo gasto de energia e custos de produção. Dessa forma, a pesquisa aqui desenvolvida procurou inicialmente obter respostas quanto à possibilidade de aplicação direta da lignina ao concreto, eliminando-se a etapa de obtenção de suas cinzas e reduzindo os custos financeiros e ambientais. O concreto auto-adensável (CAA) caracteriza-se pela fluidez e capacidade de adensamento sem necessidade de vibração mecânica, permitindo emprego de adições finas em substituição ao cimento. Torna-se então relevante aplicar diretamente lignina ao CAA, pois representa ganho duplo com a redução de gasto de energia e de poluentes gerados na fabricação do cimento e na obtenção da cinza da lignina. Na pesquisa em desenvolvimento estão sendo aplicados, nas argamassas dos concretos, ensaios de espalhamento na fase fresca e de resistência à compressão com 24 horas ou 03 dias, 07, 28 e 90 dias e durabilidade: coeficiente de absorção de água por capilaridade, ascensão capilar e índice de vazios, aos 90 e 180 dias, na fase endurecida. Corpos de prova cilíndricos de diâmetro 5 e altura 10 cm, três para cada ensaio aplicado em nove diferentes composições, C1 a C9, variando percentual de lignina, relação (a/l), tipo de cimento e combinações de aditivos superplastificante e plastificante. A lignina foi obtida após processo Kraft de produção de celulose de eucalipto. Com os resultados dos ensaios que já estão sendo obtidos, verifica-se ser possível contribuir com informações técnico-científicas para esclarecer da viabilidade de substituição parcial de cimento por lignina, sem necessidade de sua queima e transformação em cinzas, com efetivo ganho ambiental e indicativo de desempenho que aponte o melhor percentual de substituição a ser adotado em compatibilidade com demais constituintes das composições estudadas.DOI: http://dx.doi.org/10.4995/HAC2018.2018.5093

Nas últimas décadas, o uso da nanotecnologia tem crescido em vários setores, sendo incorporada em matrizes à base de cimento. Estudos recentes mostram o efeito benéfico dos nanotubos de carbono (NTC) quando adicionados à matriz cimentícia, todavia, poucos abordam a durabilidade dessas matrizes e, principalmente, quanto à corrosão do aço embutido em concretos com NTC. Foram avaliados os efeitos destas nanopartículas no fenômeno da corrosão em concreto armado, por meio de ensaios de potencial de corrosão e resistividade elétrica. A presença do NTC promoveu redução significativa da resistividade elétrica do concreto, devido à elevada condutividade deste material, no entanto, os ensaios de potencial de corrosão indicaram que a densificação ocasionada na matriz, devido ao uso do NTC, tem efeito preponderante na capacidade de proteção do aço, possibilitando redução na taxa de corrosão de 150 para 64 µm/ano.

Nas últimas décadas, o uso da nanotecnologia tem crescido em vários setores, sendo incorporada em matrizes à base de cimento. Estudos recentes mostram o efeito benéfico dos nanotubos de carbono (NTC) quando adicionados à matriz cimentícia, todavia, poucos abordam a durabilidade dessas matrizes e, principalmente, quanto à corrosão do aço embutido em concretos com NTC. Foram avaliados os efeitos destas nanopartículas no fenômeno da corrosão em concreto armado, por meio de ensaios de potencial de corrosão e resistividade elétrica. A presença do NTC promoveu redução significativa da resistividade elétrica do concreto, devido à elevada condutividade deste material, no entanto, os ensaios de potencial de corrosão indicaram que a densificação ocasionada na matriz, devido ao uso do NTC, tem efeito preponderante na capacidade de proteção do aço, possibilitando redução na taxa de corrosão de 150 para 64 µm/ano.

Les perspectives offertes par l’hydrogène dans le cadre de la transition énergétique et de la décarbonation du système énergétique constituent un sujet d’actualité majeur. Des sources d’hydrogène naturel ont été repérées en divers points du globe. Mais, à l’heure actuelle, il n’est pas possible de donner une estimation du potentiel en énergie primaire de ces sources, ni d’évaluer les capacités d’exploitation correspondantes. Les explorations doivent être poursuivies. L’hydrogène aujourd’hui disponible n’est pas une source d’énergie primaire mais un vecteur énergétique, produit à partir de ressources fossiles pour une utilisation essentiellement industrielle (raffinage du pétrole et synthèse d’ammoniac). Demain, il faudra décarboner cet hydrogène et l’utiliser plus largement pour d’autres applications industrielles (notamment pour diminuer l’empreinte carbone de la production d’acier et du ciment) et pour la mobilité lourde. Étant donné que la production de l’hydrogène doit principalement être guidée par le gain de réduction des émissions de gaz à effet de serre, ce présent rapport vise à définir ce qu’est l’hydrogène dit décarboné, qui doit prévaloir sur tout hydrogène carboné. Il s’agira ainsi de préciser comment il est produit, de mieux identifier quels pourraient être, à l’avenir, ses usages les plus appropriés, et de recommander un niveau raisonnable de consommation d’hydrogène, notamment en prenant en compte les besoins induits en termes de production d’énergie électrique, qui seront considérables . La production d’hydrogène par électrolyse de l’eau, qui apparaît comme un élément clé en termes d’émissions de dioxyde de carbone (CO2), n’est décarbonée que si l’électricité utilisée est effectivement bas carbone (nucléaire ou renouvelable), ce qui est loin d’être le cas en Europe ou dans le monde. Pour le moment, l’électricité au niveau du mix européen est très largement carbonée et son utilisation pour alimenter les électrolyseurs conduirait à des émissions de CO2 deux fois supérieures à celles du procédé de synthèse classique à partir du méthane. Avec un mix électrique remarquablement bas carbone, la France dispose d’un atout majeur pour jouer un rôle pionnier dans le déploiement de l’hydrogène décarboné, à condition que les nouvelles capacités de production électrique nécessaires soient rapidement disponibles et elles-mêmes bas carbone. L’analyse réalisée souligne l’importance de l’enjeu de compétitivité industrielle constitué par la mise au point d’électrolyseurs disposant des meilleures performances possibles, au service d’une souveraineté énergétique nationale. L’effort dans ce domaine mérite d’être soutenu par une recherche scientifique et technologique sur l’efficacité énergétique des électrolyseurs et des piles à combustible, les questions de réduction de l’empreinte environnementale de ses éléments, l’amélioration de leur stabilité et de leur durée de vie, et, plus généralement, tous les éléments de la chaîne de valeur (réservoirs, nouveaux matériaux, matériaux et molécules de stockage et transport de l’hydrogène, etc.). Le rapport met également en évidence la nécessité de guider les choix et les développements par des analyses de cycles de vie effectuées sur l’ensemble de la chaîne de valeur. Les questions de sécurité soulevées par l’utilisation de l’hydrogène sont majeures. Il est absolument nécessaire de les traiter avec attention, et des connaissances scientifiques et technologiques nouvelles sont indispensables pour définir des applications sûres de l’hydrogène. En particulier, pour les applications envisagées en dehors des espaces industriels, il faudra s’assurer que les protocoles et les règlements restent compatibles avec leur diffusion. L’analyse des usages futurs de l’hydrogène décarboné indique que, dans un premier temps, les applications devraient être principalement faites dans : (i) le domaine industriel, en particulier pour défossiliser les procédés industriels les plus émetteurs de gaz à effet de serre (notamment la production d’acier et de ciment) et pour remplacer l’hydrogène gris dans les usages industriels actuels (synthèse de l’ammoniac et du méthanol) ; (ii) le domaine des transports lourds (maritime ou aérien), notamment en permettant la synthèse de carburants alternatifs pour remplacer les combustibles fossiles actuels.