En matière d’écoconstruction, l’université du Colorado à Boulder vient de jeter un pavé dans la mare… ou plutôt, une brique. Imaginez plutôt : demain, nos villes peuplées d’immeubles construits à partir de béton écologique, capable de se régénérer tout seul et de capturer du CO2. Telle est l’architecture du futur qui s’imagine  sur les paillasses d’un petit laboratoire d’ingénierie et de sciences appliquées.

Les bétons traditionnels sont de gros émetteurs de gaz à effet de serre. À elle seule, l’industrie cimentière pèse lourd dans les émissions mondiales de CO2 : environ 5 %.

Pour couper court aux externalités négatives du secteur – au premier chef desquelles le chauffage à haute température des matières premières nécessaires à la production du ciment –, une équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Wil Srubar, a imaginé un processus basé sur l’ingénierie du vivant.

Son idée : mettre à contribution des bactéries pour produire un ciment naturel. Il faut savoir que ces petites ouvrières sont déjà employées dans la construction pour réparer des fissures, stabiliser des sols ou encore combler des fuites. Cela s’appelle « l’ingénierie de construction basée sur les matériaux vivants » (engineered living building materials), et elle s’appuie sur la capacité naturelle de certains microorganismes à secréter du calcaire.

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Le « béton vivant » fabriqué à l’université du Colorado, aux États-Unis © Faculté d’ingénierie et de sciences appliquées/université du Colorado

Mais l’originalité de l’approche des ingénieurs du Colorado réside dans la tentative de produire un matériau de construction à part entière, aux propriétés biologiques bien ciblées. Pour cela, ils ont sélectionné une variété très spécifique de microbes : les cyanobactéries oxygénogènes. Photosynthétiques, celles-ci ont la capacité de capter du CO2 et de rejeter du dioxygène, exactement comme les plantes.

Mais quelle recette appliquer pour obtenir de belles briques bactériennes ?

D’abord, l’équipe inocule des colonies de cyanobactéries du genre Synechonoccus dans une solution de sable et d’hydrogel riche en nutriments. Grâce à la lumière du soleil et au CO2 présent dans l’atmosphère, les bactéries se multiplient fortement et rejettent un produit issu de leur métabolisme : le carbonate de calcium (CaCO3). C’est ce minéral qui, en s’accumulant dans le mélange de sable et d’hydrogel, cristallise et solidifie l’ensemble.

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Durant le processus de fabrication des briques bactériennes © Faculté d’ingénierie et de sciences appliquées/université du Colorado

Les premiers essais menés par les chercheurs sur leur biomatériau montrent que celui-ci a des qualités comparables à celles d’un ciment de faible résistance. Ce qui est déjà très encourageant !  En fonction des conditions de température et d’humidité, entre 9 et 14 % des colonies bactériennes ont survécu jusqu’à 30 jours au sein des briques. Ce qui est cette fois bien plus performant que les ciments autocicatrisants actuels.

À l’avenir, l’objectif de Wil Srubar et ses collaborateurs est de miser sur le taux de multiplication exponentielle des bactéries, pour assurer une production de briques à l’échelle industrielle. Mais l’équipe doit surtout trouver les moyens de rendre les bactéries plus résistantes à la sécheresse, car c’est là leur plus gros point faible.

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Les briques bactériennes © Faculté d’ingénierie et de sciences appliquées/université du Colorado