La route la plus courte pour réduire le CO₂ sur les routes ? Un nouvel allié contre les fissures dans les régions enneigées : l'huile d'algues rend l'asphalte plus "souple".

Une réponse inattendue à la "raison habituelle" pour laquelle les routes d'hiver se dégradent

Dans les régions enneigées ou avec de grandes variations de température, les routes au début du printemps ont généralement le même aspect. Des fissures en forme de toile d'araignée apparaissent, l'eau s'y infiltre, gèle et se dilate, puis fond en laissant des espaces, pour finalement se transformer en nids-de-poule——. Les voitures rebondissent, les piétons sont en danger, et les coûts de réparation des municipalités augmentent.

Pour alléger un peu cette "dette hivernale", des chercheurs ont proposé un nouveau matériau. Ce qu'ils ajoutent à la route n'est ni du caoutchouc ni du plastique, mais…… des "algues (microalgues)". Selon Phys.org (article fourni par ACS), un liant pour asphalte fabriqué à partir de composants dérivés d'algues pourrait réduire les fissures à des températures inférieures à zéro et augmenter la durabilité. Phys.org

Le "point faible" de l'asphalte est que la "colle" dérivée du pétrole devient rigide

Le revêtement en asphalte maintient sa forme en liant des agrégats comme le sable et le gravier avec du bitume, une substance visqueuse dérivée du pétrole brut. Il s'étend par temps chaud et se contracte par temps froid——la "souplesse" pour suivre cette expansion et contraction est cruciale. Cependant, lorsque la température chute brusquement, le liant devient fragile et se fissure facilement. Une fois que des fissures apparaissent, l'eau s'y infiltre, et le cycle de gel et de dégel accélère la détérioration. Phys.org

Cette recherche vise à résoudre le "problème de durcissement par le froid" en créant un liant durable à base d'huile d'algues avec des propriétés "élastiques", ciblant les performances à basse température. Phys.org

Évaluation "calculée" de quatre huiles d'algues pour sélectionner la plus prometteuse

Ce qui est intéressant, c'est qu'ils n'ont pas commencé par des essais expérimentaux. L'équipe de recherche a évalué quatre huiles dérivées d'algues pour voir si elles pouvaient bien se mélanger avec les composants solides de l'asphalte et maintenir leurs fonctions à des températures de congélation à l'aide de modèles de calcul, avant de passer aux tests. Phys.org

L'huile jugée la plus prometteuse est celle dérivée de la microalgue verte d'eau douce Haematococcus pluvialis. Elle a montré une bonne résistance à la déformation permanente (dommages dans le sens de l'orniérage) sous contrainte simulant le trafic, ainsi qu'une bonne résistance aux dommages causés par l'humidité. Phys.org

Dans des essais simulant "gel et trafic", la récupération de déformation a été améliorée jusqu'à 70%

Dans des tests de démonstration en laboratoire, simulant "passage de trafic" et "congélation et décongélation", l'asphalte à base d'algues utilisant H. pluvialis a montré une amélioration de récupération de déformation allant jusqu'à 70% par rapport au revêtement traditionnel à base de liant pétrolier. De plus, à des températures inférieures à zéro, il y avait moins de fissures par rapport aux liants pétroliers, ce qui est un point clé. Phys.org

Ce qui est important ici, c'est qu'ils ne cherchent pas simplement à "durcir", mais à améliorer la "flexibilité et la résilience nécessaires par temps froid". Dans les régions froides, un revêtement trop mou peut s'orniérer en été, tandis qu'un revêtement trop dur se fissure en hiver. Le liant dérivé des algues offre une autre option pour cet équilibre délicat.

Impact sur la réduction de CO₂ : réduction de 4,5% avec un remplacement de 1%, possibilité de "neutralité carbone" avec 22%

En plus des performances, des chiffres environnementaux sont également présentés. Selon les estimations de l'équipe de recherche, remplacer seulement 1% des liants pétroliers par des liants dérivés d'algues pourrait réduire les émissions nettes de carbone de l'asphalte de 4,5%. De plus, en remplaçant environ 22% par des dérivés d'algues, il serait théoriquement possible de se rapprocher de la neutralité carbone. Phys.org

Bien sûr, c'est aussi le point le plus sujet à débat. La neutralité carbone doit être évaluée sur l'ensemble du cycle de vie, y compris "la méthode de culture des algues", "l'énergie utilisée pour l'extraction et le raffinage de l'huile", "le transport" et "la durée de vie réelle du revêtement". Les chiffres doivent être considérés comme une "indication de potentiel". American Chemical Society

Les obstacles à la mise en œuvre : échelle, coût, normes, et évaluation du "côté chaud"

Les chercheurs envisagent une voie vers une "infrastructure de revêtement performante, rentable et durable". Phys.org

Cependant, plusieurs points doivent être abordés pour la mise en œuvre.

• Échelle des matières premières : Les routes nécessitent des quantités énormes. Quelle chaîne d'approvisionnement, à quel prix, et de manière stable peut fournir l'huile d'algues ?

• Processus de fabrication et de mélange : Est-ce que la viscosité et la plage de température sont compatibles avec les usines d'asphalte existantes, ou des modifications sont-elles nécessaires ?

• Durabilité à long terme : Combien de temps les performances peuvent-elles être maintenues dans des conditions réelles telles que les UV, l'oxydation, les charges répétées, les agents de déglaçage et les taches d'huile ?

• Performance en saison chaude : Même s'il est résistant en hiver, la résistance à l'orniérage et à l'écoulement en été ne diminue-t-elle pas ?

• Normes et certifications : Pour être utilisé dans les travaux publics, la conformité aux normes et l'acceptation par les commanditaires sont nécessaires.

Les résultats actuels montrent un "potentiel de performance à des températures inférieures à zéro", mais ce qui est nécessaire ensuite, ce sont des données de terrain (routes réelles).

Réactions sur les réseaux sociaux : des voix d'espoir et des regards scrutateurs sur les "chiffres derrière"

Ce sujet ne reste pas confiné aux laboratoires. Dans un post LinkedIn d'Elham Fini (sous le nom d'Ellie Fini), qui dirige la recherche, il est mentionné que l'article a été publié en couverture de ACS Sustainable Chemistry & Engineering, et l'approche "prédire la compatibilité des biohuiles avec des indicateurs au niveau moléculaire (polarizabilité)" est mise en avant, suscitant des réactions et des commentaires. LinkedIn

Dans les commentaires, on trouve des éloges tels que "impressionnant en tant que matériau durable" et "intégrer la science dans l'infrastructure mène à un avenir plus vert". LinkedIn

Cependant, chaque fois que ce type de sujet "matériaux verts × infrastructure" devient populaire sur les réseaux sociaux, certains points de discussion émergent presque inévitablement.

• "Peut-on vraiment le produire en masse ?" (quantité et prix)

• "Est-ce que cela réduit vraiment le CO₂ ?" (remise en question des hypothèses LCA)

• "Y a-t-il d'autres impacts environnementaux ?" (terre, eau, traitement chimique, effets secondaires de l'industrialisation)

• "Quelle est la durabilité ?" (le revêtement doit "durer longtemps")

Le fait que les éloges et les demandes de vérification soient exprimés ensemble est en réalité sain. Puisque cela concerne une infrastructure sociale comme les routes, un "matériau intéressant" ne suffit pas pour être adopté. La clé est de pouvoir expliquer les performances, le coût, la constructibilité, la sécurité et l'impact environnemental dans des termes compréhensibles sur le terrain.

Et pourtant, l'asphalte à base d'algues montre "la prochaine norme"

La valeur de cette recherche réside dans le fait qu'elle ne se contente pas de dire "mélanger des algues est écolo", mais qu'elle s'attaque de front aux modes de défaillance en région froide (fissuration à basse température) par la conception des matériaux. De plus, elle intègre des modèles de calcul pour explorer les matériaux, sélectionne les candidats, les teste expérimentalement et propose même une hypothèse de réduction des émissions. Phys.orgPhys.org

Si nous pouvons atténuer ne serait-ce qu'un peu le cycle de dégradation hivernale et de réparation printanière, cela améliorerait la sécurité des conducteurs, réduirait les budgets municipaux, et finalement, aurait un impact sur le CO₂. Que le jour où les algues sauveront nos routes arrive ou non dépendra des prochaines données de terrain.

(Référence : DOI 10.1021/acssuschemeng.5c03860 / Financement mentionné par le Département de l'Énergie des États-Unis)