Flash calcination pour la production de substituts au ciment Belge
Le ciment et le béton constituent l'épine dorsale des infrastructures dans le monde entier. Leur impact environnemental est cependant considérable. Une partie de la solution à ce défi climatique réside dans l'utilisation de substituts au ciment.
Une source locale prometteuse de substituts au ciment est le sédiment de dragage argileux. VITO construit une installation pilote de flash-calcinage afin de transformer ces flux argileux en substituts fonctionnels du ciment. L'industrie du ciment et du béton pourra ainsi expérimenter ces nouvelles matières premières.
Le potentiel des matériaux de dragage riches en argile
Un flux prometteur disponible en grande quantité est la fraction argileuse des sédiments de dragage, qui est actuellement déposée en remblais chaque année. Au cours des dernières années, VITO a mené des recherches approfondies, commandées par le gouvernement flamand, pour activer cette ressource en tant que substitut au ciment.
Les sédiments de dragage du port d'Anvers sont traités par le service Accès Maritime sur le site AMORAS. Le sable en est extrai t et mis à disposition en tant que sable de construction, tandis que la fraction argileuse est pressée en pains filtrants, stockés sur un site adjacent. Ces pains filtrants présentent une composition relativement constante, idéale pour être transformée par calcination en substitut au ciment.
Des recherches montrent que la flash-calcinisation, processus consistant à sécher et pulvériser les pains filtrants avant de les chauffer brièvement (~2 secondes) à 850 °C, permet d'obtenir un substitut au ciment dont la réactivité est comparable à celle des meilleures cendres volantes. La relation entre les transformations de phase et la réactivité est étudiée dans des projets tels que HEU ROTATE et CLEI.
Les tests sur mortier indiquent que des taux de remplacement de 30 % en poids sur la base du CEM I permettent d'atteindre un développement de résistance relative de 90 % par rapport au mélange référentiel à 100 % CEM I après 28 jours. Cela ouvre la possibilité de développer des ciments de type 42.5-52.5 N avec une teneur en clinker inférieure à 70 % en poids.
Dans le prolongement de cette recherche, le service Accès Maritime offre aux parties intéressées un accès complet aux résultats obtenus. En 2025, un appel ouvert sera lancé pour l'acquisition et possiblement la construction d'une première installation de calcination à grande échelle en Flandre pour la valorisation des sédiments de dragage.
Une infrastructure de recherche unique pour l'industrie : le Flash-Calciner
Avec le soutien du FEDER, VITO élargit son infrastructure de recherche avec un flash-calciner. Cette installation pilote ouverte offrira à l'industrie du ciment et du béton la possibilité d'expérimenter différents flux calcinés. Les détenteurs de flux de déchets argileux pourront évaluer leur potentiel en tant que substitut au ciment. Les chercheurs pourront également optimiser et évaluer objectivement le processus de flash-calcinisation.
L'installation sera équipée d'un préchauffeur et d'un circuit de calcination de plus de 20 mètres en matériau réfractaire, garantissant un temps de résidence de 2 secondes avec un débit d'alimentation de 25 kg/h à température constante. Un système de contrôle de couleur sera intégré, permettant d'ajuster la température durant la phase de refroidissement et d'obtenir une teinte plus proche de celle du ciment. Sans ce système, l'argile prend souvent une couleur rouge, tandis qu'avec ce dispositif, il est possible d'obtenir une teinte grise.
L'installation sera également dotée d'un système de surveillance des émissions pour évaluer les mesures de contrôle éventuellement nécessaires à grande échelle. Un système de filtration garantira qu'aucun impact négatif sur l'environnement ne résulte des tests en laboratoire.
Le contrat de construction du flash-calciner a été attribué en août à Equans et son sous-traitant FCT International. Les plans détaillés sont en cours d'élaboration, et la construction de l'installation débutera au printemps 2025 sur le site d'Equans à Zwijndrecht. Elle sera ensuite transférée à VITO à Mol à l'automne 2025, où elle sera installée aux abords du nouveau bâtiment VITO Earth. L'ouverture est prévue pour le printemps 2026.
