Des experts vantent les avantages des pouzzolanes de verre recyclées

Le développement de Hallett's Point dans le Queens, NY abrite le premier gratte-ciel jamais construit avec du béton contenant de la pouzzolane de verre broyé. | Avec l'aimable autorisation des industries minières urbaines

La fabrication de nouvelles bouteilles en verre est généralement considérée comme l'utilisation la plus élevée et la meilleure du calcin, mais recycler le verre en un substitut de ciment est en fait préférable du point de vue des gaz à effet de serre, ont déclaré les orateurs d'un récent webinaire.

Le Northeast Recycling Council et la Northeast Waste Management Officials' Association ont récemment organisé un webinaire sur le recyclage du verre MRF en pouzzolanes, qui remplacent partiellement le ciment utilisé dans le béton.

Citant la recherche du département de la qualité environnementale de l'Oregon, Patrick Grasso, qui aide à diriger une entreprise de New Rochelle, NY qui recycle le verre en pouzzolane, a souligné les avantages des gaz à effet de serre (GES) du recyclage du verre dans n'importe quel produit - bouteilles, isolation en fibre de verre ou pouzzolane - mais a déclaré que les réductions de GES sont bien plus importantes avec la pouzzolane.

"Du point de vue climatique, il est fondamentalement cinq fois plus percutant de mettre du verre dans du béton, plutôt que de revenir aux bouteilles et à la fibre de verre", a déclaré Grasso, co-gérant d'Urban Mining Industries, lors du webinaire du 14 décembre. "Il y a des avantages à faire les autres, mais c'est beaucoup plus percutant."

À l'aide d'un procédé à sec, Urban Mining élimine les contaminants du verre qui traverse les MRF et broie le matériau en une poudre fine, une pouzzolane de verre broyée de marque Pozzotive.

La pouzzolane remplace jusqu'à 50% du ciment utilisé dans le béton. Son empreinte carbone est d'environ 5% du ciment qu'il remplace, a-t-il noté.

Urban Mining s'approvisionne en verre à partir de méthodes de collecte à flux unique, à double flux et par séparation à la source (mais pas de matériaux propres renvoyés par le biais de programmes de dépôt) de plusieurs États du Nord-Est. Il facture ou paie le matériau, en fonction de son niveau de contamination, a-t-il déclaré.

Pour nettoyer le flux, Urban Mining utilise des technologies telles que les aimants, l'air et la séparation par densité, mais pas d'eau, a-t-il déclaré. En raison de leur petite taille, les résidus de métal, de plastique et de fibres sont destinés à l'élimination et non au recyclage.

Lorsque l'eau et le ciment se mélangent, ils forment du silicate de calcium hydraté, qui lie l'ensemble du mélange de béton, a-t-il expliqué. Mais la réaction chimique comprend également la formation d'hydroxyde de calcium, qui provoque des pores et affaiblit le béton. Les pouzzolanes abandonnent les atomes de silice pour convertir l'hydroxyde de calcium en silicate de calcium hydraté, renforçant ainsi le béton.

D'autres rebuts ou déchets ont traditionnellement été utilisés comme pouzzolanes pour réduire l'empreinte carbone du béton haute performance. Ceux-ci incluent les cendres volantes, qui sont un résidu de la combustion du charbon dans les centrales électriques au charbon, et les scories, qui sont un sous-produit de la production d'acier. Mais Grasso a noté qu'à mesure que la combustion du charbon est réduite en raison de ses émissions de GES et que les aciéries passent à ce qu'on appelle des fours à arc électrique, les approvisionnements des deux sous-produits diminuent.

O&G Industries, une entreprise verticalement intégrée de béton, d'asphalte et de construction dans le Connecticut, a, comme pratique courante dans le passé, utilisé des cendres volantes ou des scories pour remplacer 15 % du ciment dans le béton à haute performance, a déclaré TJ Oneglia, vice-président des matériaux de construction de l'entreprise, lors du webinaire.

Mais les cendres volantes ont disparu du marché du Nord-Est, et parfois O&G a reçu des allocations et n'a pas pu obtenir autant de scories qu'il le souhaitait, a déclaré Oneglia.

Ainsi, au cours des deux dernières années, O&G, un partenaire stratégique d'Urban Mining, a régulièrement utilisé le Pozzotive d'Urban Mining, qui est fabriqué dans une usine de Beacon Falls, dans le Connecticut. Lorsque le Possotive a été utilisé pour remplacer 50 % du ciment dans un mélange de béton évalué à 9 000 livres par pouce carré, l'empreinte carbone a été réduite de 42 %, a-t-il déclaré.

Pozzotive, produit d'Urban Mining Industries utilisé en remplacement partiel du ciment dans le béton.

Grasso a noté que le béton représentait 10 à 15 % du béton en poids, mais représentait près de 80 % des émissions de carbone, dépassant de loin les autres ingrédients tels que le sable/la pierre et l'eau. En plus d'avoir une empreinte carbone inférieure à celle du ciment, les avantages en carbone de la pouzzolane de verre broyée résident en grande partie dans le fait qu'elle peut être fabriquée avec un processus de séparation et de broyage de l'énergie légère, et qu'elle ne nécessite pas d'énergie pour fondre pour être utilisée dans des bouteilles ou de la fibre de verre, a-t-il déclaré.

Selon sa présentation, si les quelque 12 millions de tonnes de verre post-consommation étaient recyclées en bouteilles aux États-Unis, les économies de GES équivaudraient à environ 2 millions de tonnes. Mettre tout ce verre dans la pouzzolane générerait une économie de plus de 11 millions de tonnes.

Grasso a souligné que le verre plat et d'autres sources peuvent également être utilisés comme pouzzolane. Kim Bawden, ingénieur principal au New York State Pollution Prevention Institute, qui se trouve au Rochester Institute of Technology, a présenté lors du webinaire des recherches explorant l'utilisation du verre des anciens téléviseurs dans la pouzzolane.

La recherche, menée en 2017 et 2018, a impliqué Urban Mining, le Staples Sustainable Innovation Laboratory, la société de recyclage électronique ERI et le Clarkson University Center for Advanced Materials Processing. Il a exploré l'utilisation de panneaux de verre provenant d'anciens dispositifs d'affichage à tube cathodique (CRT) comme pouzzolane.

Au cœur des vieux téléviseurs encombrants, les CRT sont faits de verre en entonnoir, qui contient du plomb, et de verre à panneau, qui est épais et lourd mais ne contient pas de métal lourd. ERI a séparé le verre des panneaux dans son usine de recyclage de l'Indiana pour les tester en tant que source partielle de verre pour Pozzotive.

Bawden a déclaré que le projet a montré que le verre du panneau CRT pouvait être mélangé avec du verre de bouteille MRF et utilisé dans Pozzotive, mais sa composition chimique ne permettait pas un remplacement à 100%.

De plus, une évaluation du cycle de vie a montré que les deux sources de verre ont des avantages en matière de GES par rapport au ciment. Mais le verre MRF, qui a été généré dans le nord-est, avait un impact environnemental inférieur à celui du verre CRT, qui a été traité dans l'Indiana, où le réseau électrique utilise des sources d'énergie plus lourdes en carbone, et a dû être expédié jusqu'au nord-est pour les tests, a déclaré Bawden.

Les conférenciers ont noté d'autres avantages – à la fois pour les industries du recyclage et de la construction – du recyclage du verre en béton.

Grasso a noté que les fabricants de bouteilles ont besoin de calcin trié par couleur et qu'ils ne peuvent pas accepter la contamination de la céramique et de la porcelaine car ils fondent à des températures différentes de celles du verre des bouteilles. Mais la couleur et la teneur en céramique/porcelaine n'ont pas d'importance avec la pouzzolane.

La taille est également une préoccupation sur les marchés des bouteilles et des isolants en fibre de verre. Urban Mining tente de capturer tout le verre et modernise ses installations pour capturer les amendes qu'il perd actuellement dans son processus, a déclaré Grasso.

"Nous ne sommes pas liés par la taille ou la séparation des couleurs, nous n'avons donc pas à nous arrêter à une certaine taille car elle ne passe pas par un trieur optique pour être séparée", a-t-il déclaré.

La pouzzolane de verre broyé crée également un béton de couleur plus claire que lorsque du ciment ou des cendres volantes / scories sont utilisés. Cela réduit l'effet "d'îlot de chaleur" dans lequel les surfaces pavées absorbent le rayonnement du soleil et augmentent les températures urbaines pendant l'été. De plus, le verre des bouteilles ne présente pas de problèmes de contamination par les métaux lourds.

Grasso a reconnu les critiques selon lesquelles le recyclage du verre en pouzzolane est un exercice de recyclage "unique et fait", par opposition à la fabrication de bouteilles encore et encore. Et il a déclaré que les critiques accusaient la pratique d'être un jeu de chaises musicales, remplaçant simplement l'utilisation de solutions à faible émission de carbone telles que les cendres volantes et les scories.

Répondant à la première critique, il a déclaré que les données montrent qu'un nombre important de cycles de production de bouteilles sont nécessaires pour égaler les avantages de réduction des GES d'un cycle de transformation du verre en pouzzolane. Et, pour le second, il a cité des pénuries d'alternatives, y compris les cendres volantes, donc Pozzotive est un supplément pour aider à combler le vide lorsque les cendres volantes ne sont pas disponibles, a-t-il déclaré.

Oneglia de O&G Industries a déclaré que les tests ont montré que la pouzzolane de verre dépoli améliore la capacité du béton à résister aux cycles de gel-dégel et qu'elle réduit le retrait qui peut provoquer des fissures.

De plus, il améliore la capacité du béton à résister aux effets néfastes du sel et des dégivreurs, ce qui enthousiasme les départements des transports de l'État. Il augmente la densité du béton, réduisant la quantité de chlorure qui pénètre jusqu'à l'acier d'armature. Ce sel corrode l'acier, accélérant la détérioration du béton.

Avant même l'ouverture de l'usine de production de Pozzotive à Beacon Falls, dans le Connecticut, il y a deux ans, O&G Industries testait l'utilisation de pouzzolane de verre broyé dans son béton, a déclaré Oneglia. Selon un communiqué de presse d'Urban Mining, l'usine a une capacité de production de 50 000 tonnes par an.

À partir de 2020, il existe une spécification ASTM pour l'utilisation de pouzzolane de verre broyé dans le béton, ouvrant la voie à son utilisation généralisée.

Oneglia a souligné certains projets notables de la ville de New York qui ont utilisé Pozzotive, notamment United Nations Plaza, plusieurs stations de métro de la 2e Avenue, un développement à usage mixte appelé Halletts Point et le nouveau siège de JPMorgan Chase.

Le projet JPMorgan Chase Building utilisera plus de 5 000 tonnes de Pozzotive dans la construction de dalles de plancher et d'unités de maçonnerie en béton, la pouzzolane servant de remplacement à 40 % du ciment, a déclaré Oneglia. A ce jour, 2 700 tonnes de Pozzotive ont été livrées.