Du courant électrique pour stabiliser les sols peu perméables

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Un courant électrique pourrait permettre de favoriser la stabilisation des sols

Un courant électrique pourrait permettre de favoriser la stabilisation des sols peu perméables © 2020 LMS

Afin d’améliorer la stabilisation des sols argileux, une équipe de chercheurs de l’EPFL favorise l’agglomération des sédiments grâce à des ions carbonates et calcium et un courant électrique appliqué à la manière d’une pile. Un article est paru hier dans Scientific Reports.

Les conditions météorologiques extrêmes s’intensifient, engendrant notamment davantage de dommages aux infrastructures. D’après les chiffres annoncés par hier l’ONU, les désastres naturels ont tué plus de 1,2 million de personnes depuis 2000 et coûté près de 3000 milliards de dollars. Ces menaces pressantes rendent nécessaire l’émergence de nouvelles solutions durables aux problèmes de stabilisation des sols. Le Laboratoire de mécanique des sols de l’EPFL a élaboré plusieurs possibilités de stabilisation durable notamment grâce au métabolisme d’enzymes. Efficaces pour de nombreux terrains, celles-ci ne sont pas suffisantes pour les sols argileux. Dans une étude parue hier dans Scientific Reports, ils montrent comment les réactions chimiques peuvent être améliorées grâce à un courant électrique généré à la manière d’une pile électrique.

Depuis quelques années, un biociment produit sur place et à température ambiante semble prometteur pour la stabilisation de nombreux types de terrain. La méthode consiste à lier durablement les particules par des cristaux de calcite en tirant parti du métabolisme de bactéries. Peu gourmande en énergie et peu onéreuse, elle est prête à se déployer rapidement ces prochaines années. Mais ce processus bio-géo-chimique nécessite l’imprégnation du terrain. Il est donc pour l’instant difficilement compatible avec des sols argileux et peu perméables. Afin d’en faire une alternative viable, des chercheurs du Laboratoire de mécanique des sols de l’EPFL ont testé avec succès l’effet d’un courant électrique appliqué grâce à des électrodes plantées dans le sol. « , « Les résultats montrent la capacité du système géo-électro-chimique d’influencer l’évolution de la calcification et surtout les phases clés de la formation et l’agrandissement des cristaux, ces liaisons qui améliorent le comportement de sols», note Dimitrios Terzis, co-auteur de l’article.

Dans le procédé menant au biociment, des ions carbonate et calcium dissous entrent en jeu. Ils portent une charge opposée. En créant un champ électrique avec des anodes et des cathodes insérées dans le terrain, un peu à l’image d’une pile géante, ces ions sont forcés à passer à travers les milieux peu perméables. Ils se croisent, se mélangent et finissent par provoquer la réaction attendue. Le résultat est la croissance de minéraux carbonatés qui agissent comme des liens ou des « ponts » pour améliorer les performances mécaniques et la résistance des sols.

Une subvention supplémentaire pour le transfert de technologie

L’observation et la mesure de la qualité de ces ponts minéraux sont au coeur de cette publication qui jette les bases de ce domaine d’étude. D’autres testes à diverses échelles devront encore être effectués avant une utilisation en situation réelle. Elle a été effectuée dans le cadre d’un ERC-advanced octroyé en 2018 à Lyesse Laloui, responsable du Laboratoire et co-auteur de l’étude, et qui court jusqu’en 2023. Le projet comporte trois axes verticaux qui visent la compréhension des mécanismes fondamentaux qui se produisent au niveau de la particule de sol (micro-échelle), la caractérisation avancée des comportements mécaniques à l’échelle du laboratoire et le développement et la démonstration à grande échelle de ces systèmes innovants dans des environnements naturels. Une subvention complémentaire, un ERC Proof of Concept, a été attribuée en juillet 2020 à la même équipe de recherche pour accélérer le transfert technologique vers l’application industriel.

Jusqu’à récemment, les sols ont été envisagés comme un mélange de terre solide, d’air et d’eau. "Ce travail met en évidence le potentiel qui réside dans l’interdisciplinarité en introduisant des notions de biologie et d’électrochimie. De nouvelles voies passionnantes s’ouvrent en intégrant des avancées et des mécanismes d’autres domaines de la science", soulignent les co-auteurs.

[1] www.nature.com/articles/s41598-020-73926-z

[2] ec.europa.eu/jrc/en/­news/critical-infrastructure-be-hard-hit-climate-hazards

[3] actu.epfl.ch/news/pr­ofessor-laloui-awarded-a-prestigious-erc-advance/

[4] biogeos.epfl.ch/news­/lyesse-laloui-awarded-a-prestigious-erc-proof-of-concept-grant/

Références

[1] www.nature.com/articles/s41598-020-73926-z

[2] ec.europa.eu/jrc/en/­news/critical-infrastructure-be-hard-hit-climate-hazards

[3] actu.epfl.ch/news/pr­ofessor-laloui-awarded-a-prestigious-erc-advance/

[4] biogeos.epfl.ch/news­/lyesse-laloui-awarded-a-prestigious-erc-proof-of-concept-grant/