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Interaction matériaux-microorganismes

Objectifs : développer les connaissances sur les interactions matériaux microorganismes

Principaux thèmes de recherche :

  • Etude de la biodétérioration des matériaux en assainissement
  • Etude de la bioprécipitation de carbonate de calcium pour améliorer la durabilité/ les performances des matériaux

Chercheurs impliqués : Marielle Guéguen Minerbe, Tony Pons, Thierry Chaussadent

 

Participation à des réseaux de recherche

  • RILEM TC 253-MCI, Microorganisms-cementitious materials interactions

 

 

WWTConcrete (ANR 2021-2024)

De nombreux progrès ont été réalisés sur les procédés de traitement des eaux afin de limiter l’impact des rejets sur l’environnement. Ces améliorations n’ont toutefois pas été analysées au regard de la durabilité des structures généralement en béton et depuis une dizaine d’années des dégradations importantes ont été observées dans les unités de nitrification/dénitrification. Actuellement, il est très difficile d’optimiser la réparation des structures anciennes ou la construction de structures nouvelles. Le projet WWTConcrete (Sustainable concrete for wastewater treatment plants) a pour objectif de traiter cette problématique.

La stratégie proposée par le projet consiste à analyser l’état de dégradation de matériaux cimentaires dans les bassins de nitrification/nitrification (bétons prélevés sur les ouvrages et différents mortiers exposés dans les bassins. Ces données seront corrélées avec les données collectées dans le cadre du suivi des procédés de traitement des eaux usées (caractéristiques des effluents avant et après traitement, arrêts de fonctionnement, …).

Enfin, un modèle de biodétérioration des matériaux cimentaires sera élaboré à partir des données in situ, du pilote de laboratoire et d’essais spécifiques réalisés en laboratoire.

Partenaires : Université Gustave Eiffel, INSA Toulouse, SIAAP

Amélioration des granulats de béton recyclé par Bioprécipitation des CaCO3

Thèse d’Heriberto Martinez co-financée par le projet Fastcarb

Les granulats de béton recyclé (GBR) contiennent, de par leur origine, de la pâte de ciment résiduelle qui leur confère une forte porosité et des performances modérées. La porosité conduit à une absorption d’eau forte. C’est une difficulté importante sur le plan industriel car elle complique l’ajustement de l’eau dans les bétons qui permet de maitriser leur ouvrabilité en production.

Un certain nombre de techniques ont été proposées pour éliminer ou améliorer la pâte de ciment résiduelle mais elles posent des problèmes de coût. La carbonatation naturelle des GBR par le CO2 atmosphérique contribue à diminuer leur absorption d’eau en obstruant leur porosité, mais c’est une réaction qui dure plusieurs mois. L’objectif de ce travail consiste à former en quelques jours, à l’aide de bactéries biocalcifiantes, une gangue de CaCO3 autour des GBR et surtout de la partie sableuse, afin de limiter l’accès de l’eau à leur porosité.

Développement d’un essai de biodétérioration des matériaux cimentaires en présence d’H2S

Suite au FUI DURANET et au PN PERfDuB, le laboratoire CPDM a développé un essai pour évaluer la durabilité des matériaux cimentaires en présence d’H2S en assainissement.

Dans ce cadre, l’objectif du projet FUI DURANET était d’augmenter significativement la durabilité des réseaux d’assainissement pour le transport d’effluent mixtes (urbains et industriels) en doublant la durée de vie actuelle des canalisations. Pour y parvenir, le projet à développer des revêtements cimentaires à base d’aluminates de calcium et les procédés d’application, d’évaluation et de normalisation afférents pour des canalisations en fonte ductile hautement résistantes à la biocorrosion. Il a permis la mise en place de prototypes et d’un réseau pilote, ainsi que des travaux R&D en laboratoires dans l’optique d’une normalisation d’un test de biodétérioration.

Le test de biodétérioration a pu être validé lors du PN PerfDuB et consiste à soumettre la surface d’un matériau cimentaire à l’action d’un consortium microbien en présence de composés soufrés réduits ce qui résulte en la production d’acide sulfurique susceptible de dégrader le matériau. Les mesures effectuées sur le matériau à l’issue des essais sont comparées à celles réalisées sur un matériau cimentaire témoin considéré comme se dégradant dans ces conditions. Elles permettent de définir un taux de dégradation par unité de surface à une échéance donnée.