Article original publié en anglais : ici
La production de béton représente à elle seule environ 8 % des émissions mondiales de CO₂. La majeure partie de cette empreinte provient du clinker, qui, bien qu’il ne constitue qu’une partie du béton, est responsable d’environ 90 % des émissions associées à ce matériau. Remplacer une partie du clinker par des alternatives moins carbonées constitue ainsi un défi majeur pour la décarbonation du secteur de la construction.
Les initiatives actuellement développées au Royaume-Uni, en France et en Australie présentées dans cet article partagent un même constat : les avancées dans la science des matériaux vont plus vite que l’évolution des normes, des filières d’approvisionnement et des modèles économiques nécessaires à un déploiement industriel. Des progrès importants ont néanmoins été réalisés.
En outre, la transition vers une construction plus durable ne pourra reposer sur la seule décarbonation du béton : elle implique en amont une sobriété des usages, une juste évaluation des besoins et un recours accru au mix des matériaux. Mais le béton reste un matériau central de la construction moderne grâce à ses qualités de résistance, de durabilité et de fiabilité. Indispensable pour les fondations, les ponts, les tunnels, les barrages et certains bâtiments, il conserve un rôle majeur dans le secteur des grandes infrastructures.
La fin progressive du recours au laitier et aux cendres volantes
Pendant longtemps, la principale stratégie pour réduire la quantité de clinker dans le béton a consisté à utiliser du laitier granulé de haut fourneau moulu, un sous-produit de la fabrication de l’acier, ainsi que des cendres volantes issues des centrales à charbon. Mais ces deux matériaux deviennent aujourd’hui plus difficiles à obtenir.
Chez VINCI Construction, Exegy, qui développe pour les chantiers de l’entreprise des formulations de béton bas carbone, tient compte de cette évolution. « Nous voulons réduire notre utilisation du laitier », explique Olivia Tillier-Devauges, directrice d’Exegy. « C’est également le cas pour les cendres volantes : ces deux ressources deviennent moins disponibles et plus coûteuses. »
La même tendance est observée au Royaume-Uni, où Michael Sataya, ingénieur senior chez Arup, travaille dans le cadre du Decarbonisation Technology Accelerator (DTA) de l’Environment Agency, un programme de recherche et développement de trois ans lancé en mars 2024 et prévu jusqu’en mars 2027.
« Historiquement, le laitier était considéré comme un déchet issu de la production d’acier. Les cendres volantes provenaient de la combustion du charbon. Mais nous ne brûlons plus de charbon dans les centrales électriques et nous avons fermé des hauts fourneaux, tout en déplaçant une partie de la production sidérurgique vers d’autres régions du monde. Le laitier devient donc plus rare et nous devons désormais en importer une grande quantité », explique-t-il.
Le filler calcaire et les argiles calcinées comme alternatives
Pour remplacer progressivement les laitiers et les cendres volantes, les deux programmes explorent notamment une combinaison de filler calcaire et d’argiles calcinées.
Dans le cadre du programme DTA, les recherches portent sur des ciments ternaires associant ciment Portland, laitiers et une proportion plus importante de filler calcaire, généralement comprise entre 6 et 20 %.
« Si l’on peut remplacer environ 20 % du liant total par du filler calcaire, cela permet de diversifier les alternatives au ciment Portland », explique Michael Sataya.
Arup a également testé une formulation développée par Ecocem, qui n’est pas encore disponible commercialement. Celle-ci contient environ 50 % de filler calcaire, le reste étant constitué de laitiers et de clinker. Comme cette formulation dépasse les limites prévues par les normes actuelles, elle doit encore passer la phase de certification.
Les formulations développées par Exegy suivent une approche similaire. Pour compenser la diminution progressive du recours aux laitiers et aux cendres volantes, l’entreprise s’appuie principalement sur du filler calcaire et du métakaolin, une argile calcinée issue du kaolin, déjà reconnue par les normes françaises pour une utilisation dans les bétons structurels.
Une formulation de béton projeté Exegy actuellement testée dans des ouvrages souterrains remplace une part importante du clinker par du filler calcaire. Celui-ci représente près de la moitié du mélange, complété par environ 20 % de métakaolin. Une seconde formulation repose sur la même base de matériaux mais a été adaptée aux applications en béton coulé et en préfabrication structurelle.
Les normes, un frein au changement à surmonter collectivement
Au Royaume-Uni comme en France, les projets en cours doivent composer avec un défi commun : les normes de construction. En France, la réglementation a au accéléré l’adoption des solutions bas-carbone. Olivia Tillier-Devauges explique que la RE2020 a créé à la fois une pression et un levier pour encourager l’utilisation de formulations de béton moins carbonées. « Nous avons atteint 80 % de béton bas carbone sur nos chantiers », indique-t-elle.
Mais la situation est différente dans d’autres pays. « Au Canada par exemple, nous n’avons pas la même réglementation ni les mêmes normes permettant l’utilisation du béton bas carbone », précise-t-elle. « Il est donc difficile d’introduire de nouvelles solutions pour développer ce type de béton. »
Elle décrit un cercle vicieux : les normes évoluent généralement à partir de solutions dont l’efficacité a déjà été démontrée, mais cette démonstration nécessite justement la confiance que les normes sont censées apporter.
« Certains clients ne souhaitent pas discuter de nouvelles solutions, car ils disposent de guides qui définissent ce qu’est le béton. Il nous est alors difficile d’expliquer que nous avons une autre manière de réduire la quantité de clinker tout en conservant la durabilité et la résistance du béton. »
Du prototype au déploiement à grande échelle
Les deux organisations décrivent une démarche similaire : commencer par des essais en conditions réelles sur des projets existants, puis chercher à normaliser et reproduire la solution à plus grande échelle.
Arup a déjà mené un premier essai dans le cadre du programme ACT. Le besoin concernait une petite dalle permettant l’accès à une parcelle agricole. Un autre essai ACT est prévu à Hebble Brook, près de Halifax, avec une réalisation attendue d’ici l’automne 2026.
Par ailleurs, des équipes d’Arup travaillant sur la ligne ferroviaire à grande vitesse britannique HS2 ont produit de l’argile calcinée à partir de terres argileuses issues des travaux de creusement des tunnels, puis l’ont utilisée pour réaliser des cheminements piétons et des escaliers.
Le béton projeté développé par Exegy a déjà franchi plusieurs étapes dans ce même processus. Il a d’abord été testé sur un puits du tunnel ferroviaire Lyon-Turin, dans le cadre du projet « TELT ». « Comme la formulation a donné de très bons résultats, nous souhaitons maintenant l’utiliser sur la ligne 15 du Grand Paris Express », explique Olivia Tillier-Devauges.
Les travaux débuteront en septembre 2026, avec une première phase portant sur 10 000 m³ de béton, et se poursuivront jusqu’en septembre 2029. « C’est une expérimentation très importante pour cette solution », souligne-t-elle.
La formulation adaptée de béton projeté a également été utilisée au CHU de Nantes, notamment pour des éléments d’escaliers préfabriqués, des panneaux muraux, des dalles ainsi que des bétons coulés en place.
« Notre objectif est de standardiser l’utilisation de cette solution », explique Olivia Tillier-Devauges, qui voit dans une adoption généralisée l’ambition commune des deux formulations. « L’innovation doit commencer par une nouvelle solution, puis cette solution doit être standardisée et déployée à grande échelle. »
Capturer le carbone directement à la source
Une approche encore plus expérimentale développée au sein de la chaîne de valeur de la construction consiste à intégrer dans le béton des émissions de carbone captées sur le chantier lui-même. Cette solution est notamment proposée par la start-up australienne Kapture, qui fait partie du programme SEED de Leonard 2026.
Le principe consiste à installer des équipements modulaires de capture du carbone sur les groupes électrogènes diesel utilisés sur les sites de construction. Il s’agit d’une catégorie d’émissions souvent oubliée par les technologies de capture du carbone actuellement développées pour les centrales électriques, les cimenteries ou les aciéries. « La plupart des technologies de capture du carbone existantes dans le monde ciblent les grandes sources industrielles d’émissions. J’ai estimé que les émissions à plus petite échelle étaient négligées », explique Raj Bagri, fondatrice et directrice générale de Kapture.
Elle précise que l’unité se raccorde au système d’échappement d’un groupe électrogène en moins d’une heure, sans modification nécessaire du moteur, et permet de capturer jusqu’à 90 % des émissions de CO₂. Le carbone est ensuite transformé en un minéral solide : du carbonate de calcium d’une pureté de 99 %.
« Le carbone est définitivement séquestré dans ce matériau. Il n’y a aucun risque de fuite ou de problème de stockage : il est intégré de manière permanente », explique Raj Bagri. Ce sous-produit peut ensuite être utilisé comme filler dans le béton, une approche également explorée par Arup et Exegy.
« Notre matériau est différent du carbonate de calcium traditionnellement utilisé aujourd’hui par les entreprises de construction », précise Raj Bagri. « Il présente une très grande pureté et sa taille de particules, à l’échelle micro et nanométrique, lui confère un comportement très différent dans le béton. »
Des essais réalisés en Australie ont confirmé que ce matériau pouvait être utilisé comme filler à hauteur d’environ 5 % dans une formulation de béton. Le premier essai de construction de Kapture doit être mené avec Seymour Whyte, une entreprise australienne de génie civil appartenant au groupe VINCI, en juillet et août 2026.
Mais Kapture étudie également une possibilité plus ambitieuse : un programme mené avec l’université Deakin, dans l’État de Victoria, vise à déterminer si ce matériau pourrait agir comme un constituant cimentaire complémentaire et remplacer une part plus importante du ciment Portland. « L’université pense que nous pourrions augmenter les proportions jusqu’à 20 ou 30% », explique Raj Bagri.
Le défi économique de l’adoption
Sans surprise, les trois initiatives identifient le coût comme un facteur déterminant pour accélérer l’adoption du béton bas carbone.
« Nous devons développer des solutions dont le coût soit idéalement inférieur, ou seulement légèrement supérieur — de quelques euros — à celui des solutions existantes. Sinon, nous ne serons pas compétitifs », explique Olivia Tillier-Devauges.
Du côté de Kapture, Raj Bagri décrit une problématique similaire. L’entreprise privilégie un modèle de location plutôt qu’un achat direct des équipements. Selon elle, le coût s’élève à environ 1 500 euros par mois pour un groupe électrogène de 30 à 40 kVA, auxquels s’ajoutent quelques centaines d’euros mensuels pour les solvants nécessaires au fonctionnement.
« Tout se joue sur le coût », explique-t-elle. « Pour l’instant, nous semblons être dans la bonne fourchette, mais l’équilibre reste fragile. »
« Je pense que si nous réussissons à développer notre solution dans la construction, nous pourrons réussir dans n’importe quel autre domaine, car c’est l’un des secteurs les plus exigeants en matière de contraintes opérationnelles, de conditions d’utilisation et de marges », estime Raj Bagri.
Qu’il s’agisse des proportions de mélange, des normes nationales ou du coût au mètre cube, le principal obstacle commun ne semble finalement désormais plus de savoir si le béton bas carbone fonctionne. La véritable question est de savoir si les acteurs de la chaîne de valeur pourront évoluer au même rythme que les avancées scientifiques et techniques.
