Des chercheurs de l'université technologique de Nanyang, à Singapour (NTU Singapore), ont développé une technique permettant d'utiliser du verre recyclé dans un mélange de béton pour l'impression d'une structure en 3D, ouvrant ainsi la voie à un mode de construction plus durable sur le plan environnemental. 
 

Une nouvelle voie pour le recyclage du verre : 
 

Le verre est un matériau qui peut être recyclé à 100 % sans aucune dégradation de sa qualité, pourtant il est l'un des types de déchets les moins recyclés. Conformément aux données publiées sur le site Statista, seuls 21 % des 128,6 millions de tonnes de verre produit dans le monde ont été recyclés en 2018. Sans être intégralement exploités à d'autres fins, une grande partie des déchets de verre se retrouvent dans des incinérateurs avant d'être éliminés dans une décharge. 
 

En outre, en raison de l'accroissement de la population, de l'urbanisation et du développement des infrastructures, le monde est confronté à une pénurie de sable, que les climatologues considèrent l'un des plus grands défis du XXIe siècle en matière de durabilité. En effet, des rapports du Programme des Nations Unies pour l'environnement ont également révélé que, dans le monde entier, l'extraction excessive du sable des rivières a entraîné de la pollution, des inondations et bien d'autres conséquences environnementales. 
 

Pour ces raisons, l'équipe de recherche de la NTU tente de trouver des moyens en vue de recycler le verre en l'imprimant en 3D pour fabriquer des objets d'usage quotidien. 
 

Du béton à base du verre recyclé au lieu du sable :  
 

Le sable étant la deuxième substance la plus utilisée après l'eau, il est l’un des composants essentiels du béton sachant qu’il garantit la durabilité du béton. Le verre se composant de dioxyde de silicium, ou silice, qui est l'un des principaux composants du sable, offre donc un important potentiel inexploité de recyclage dans plusieurs produits, notamment le sable. 
 

Bien que des scientifiques aient décrit ailleurs l'utilisation du verre dans des mélanges de béton, aucun d'entre eux n'a réussi à imprimer en 3D une structure utilisant un mélange de béton à base de verre, jusqu'à présent ; cette innovation vient alors révolutionner le secteur de la construction en Singapore, puis dans le reste du monde. 
 

Andrew Ting, chercheur au SC3DP et premier auteur de l'étude menée par NTU, a déclaré : "Notre recherche a montré que le verre recyclé peut être utilisé pour remplacer jusqu'à 100 % du sable dans le béton pour l'impression 3D. Le résultat est un banc de béton avec une force mécanique qui répond aux normes industrielles acceptables. Étant donné que le sable est exploité à un rythme beaucoup plus rapide qu'il ne peut être reconstitué naturellement, le potentiel d'utilisation du verre recyclé dans le bâtiment et la construction devient de plus en plus intéressant. Nous pensons que notre développement a un grand potentiel pour soulager la demande de sable dans ce secteur à l'avenir." 

Le challenge pour cette équipe était de déterminer la quantité exacte de chaque composant pour obtenir une structure solide.
 

Le chercheur principal de l'étude, le professeur Tan Ming Jen, de l'école d'ingénierie mécanique et aérospatiale (MAE) de la NTU, a déclaré : "Le principal défi dans la formulation des mélanges de béton imprimables en 3D est de déterminer la quantité exacte de chaque composant à ajouter pour obtenir une structure solide avec un minimum de défauts. Notre équipe est parvenue à une formule réalisable, démontrant pour la première fois que le verre peut effectivement être utilisé pour imprimer en 3D un banc présentant une excellente intégrité structurelle." 

De surcroît, le verre étant un matériau naturellement hydrophobe -ce qui signifie qu'il n'absorbe pas l'eau- il faut moins d'eau pour créer un mélange de béton adapté à l'impression 3D. 
 

Remplacer du sable avec du verre recyclé pour une Green Construction :  
 

Le professeur Tan Ming Jen précise que cette recherche illustre également le concept de l'économie circulaire.  En effet, elle vise essentiellement à réutiliser la silice contenue dans le verre comme sable dans le mélange de béton pour l'impression 3D. 
 

À la suite de la démonstration de concept réussie, ladite équipe estime que son travail ouvre une nouvelle voie pour le recyclage des déchets de verre et peut contribuer à un secteur du bâtiment et de la construction plus écologique   à Singapour et au-delà. 
 

Cette innovation témoigne une recherche révolutionnaire qui s'inscrit dans le cadre du plan stratégique NTU 2025, qui vise à relever les grands défis de l'humanité en matière de durabilité et à accélérer la transformation des découvertes de la recherche en innovations qui atténuent l'impact humain sur l'environnement. 


 Article en partenariat avec Welearn