Le ciment, matériau largement utilisé à l'échelle mondiale, est notoirement associé à de fortes émissions de dioxyde de carbone lors de sa production. Avec la demande croissante, les chercheurs explorent activement des alternatives pour réduire l'impact environnemental. Une solution innovante émerge : l'utilisation des déchets de carbure de silicium comme additifs pour le ciment. Le carbure de silicium, une substance inerte utilisée pour le polissage des gemmes, génère d'importants déchets dans les centres de traitement des gemmes, comme celui de la province du Guangdong, en Chine.

Des chercheurs des universités de Wuzhou et de Guangzhou, dans un article publié dans AIP Advances, ont exploré en détail la faisabilité de la transformation des déchets de polissage de gemmes en additifs pour le ciment. Le responsable de l'étude, Xiaowei Ouyang, a déclaré : « L'objectif initial de la recherche était de répondre aux défis environnementaux posés par les déchets de polissage de gemmes, un sous-produit riche en carbure de silicium non biodégradable qui aggrave le problème des décharges. » L'équipe a effectué une série de tests complets, incluant des réactions chimiques au niveau moléculaire, des analyses de caractéristiques à l'échelle microscopique, ainsi que des tests de résistance des matériaux, de propriétés thermiques et de conductivité électrique à l'échelle macroscopique, pour évaluer les effets des déchets comme additifs.

« Ce qui est le plus intéressant, c'est l'analyse intégrée multi-échelles, qui révèle comment les interactions ioniques à l'échelle nanométrique influencent directement les propriétés macroscopiques comme la conductivité électrique », a expliqué Ouyang. « De manière surprenante, les déchets de polissage de gemmes ont significativement amélioré la conductivité thermique du ciment, tout en réduisant considérablement la résistivité, révélant un potentiel pour des matériaux 'intelligents'. » Ce ciment renforcé au carbure de silicium peut être utilisé pour des panneaux économes en énergie, permettant un chauffage et un refroidissement passifs des murs ou des sols, ou intégré dans des capteurs pour ponts, détectant les dommages structurels via les variations de conductivité électrique. L'étude a également quantifié la capacité d'adsorption des particules de déchets sur les ions calcium, fournissant une base scientifique pour la fabrication d'un ciment plus résistant. Pour faire avancer la recherche, l'équipe prévoit d'optimiser davantage le mélange déchets-ciment, d'améliorer sa durabilité à long terme, de réaliser des tests sur site et d'explorer le potentiel d'autres déchets.