Sols argileux : stabilisés avec un courant électrique

Les conditions météorologiques extrêmes s’intensifient, engendrant notamment davantage de dommages aux infrastructures. D’après les chiffres annoncés par 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.

Biociment : compatible avec des sols argileux grâce au courant 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.

 

C'est une méthode moins énergivore et peu onéreuse qui 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.

 

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.

Des tests vont être réalisés avant une utilisation réelle

L’observation et la mesure de la qualité des ponts minéraux sont au cœur 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 ainsi que la démonstration à grande échelle de ces systèmes innovants dans des environnements naturels.

 

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.

Crédit: Article adapté d’une publication originale sur le site de l’EPFL, les textes, les images et les vidéos sont sous licence CC BY-SA 4.0