Utilisation des déchets plastiques électroniques comme granulats fins avec et sans fumée de silice dans le béton : expérimentation et analyse du cycle de vie

Transformer les anciens appareils électroniques en nouveaux bâtiments

Chaque année, le monde produit des montagnes d’appareils électroniques — et avec eux, d’importantes quantités de coques en plastique jetées. La plupart de ces déchets plastiques électroniques finissent en décharge ou sont brûlés, libérant des substances toxiques et gaspillant des matériaux précieux. Cette étude explore une alternative surprenante : broyer le plastique provenant d’anciens claviers, imprimantes et ordinateurs pour l’utiliser dans le béton, ce qui pourrait à la fois réduire l’appétit de la construction pour le sable naturel et alléger le fardeau environnemental des déchets électroniques.

Pourquoi le plastique et le béton forment un couple inattendu

Le béton est l’épine dorsale de la construction moderne et l’un des matériaux les plus utilisés sur Terre. Ses principaux ingrédients sont le ciment, l’eau et des granulats tels que le sable et le gravier. L’extraction massive de ce sable érode les lits des rivières et perturbe les écosystèmes. Parallèlement, les déchets plastiques électroniques s’accumulent, notamment en Asie, où seule une faible fraction est correctement recyclée. Les auteurs ont vu une opportunité de traiter ces deux problèmes simultanément en remplaçant une part du sable naturel dans le béton par du plastique finement broyé issu de déchets électroniques, tout en testant si un sous‑produit industriel très fin appelé fumée de silice pouvait aider le plastique à mieux s’intégrer dans le mélange.

Comment les nouveaux mélanges ont été conçus et testés

Les chercheurs ont collecté des coques plastiques principalement en ABS provenant d’équipements électroniques mis au rebut. Ils ont nettoyé, broyé et tamisé le plastique pour obtenir des particules de la taille du sable, puis l’ont utilisé pour remplacer 5 %, 10 %, 15 % et 20 % du sable naturel dans une recette de béton standard. Dans un autre jeu de mélanges, ils ont également remplacé 10 % du ciment par de la fumée de silice — une poudre si fine qu’elle peut combler de très petites vides dans le béton. Dix bétons différents ont été produits et durcis jusqu’à 56 jours, puis soumis à une batterie complète de tests : résistance en compression, flexion et fendage ; contrôles non destructifs par ultrasons et marteaux de rebond ; et mesures de durabilité telles que la perméabilité à l’eau et aux ions chlorure. Des images au microscope ont révélé la qualité de l’adhérence des particules de plastique avec la pâte de ciment environnante.

Que deviennent la résistance et la durabilité

Le béton contenant uniquement du plastique en remplacement du sable est devenu plus faible et plus poreux à mesure que la proportion de plastique augmentait. La surface lisse et hydrophobe du plastique créait de petits vides au contact du ciment, entraînant des liaisons plus faibles, davantage de vides internes et des voies plus franches pour l’eau et le sel. À 20 % de plastique, la résistance et la rigidité diminuaient sensiblement, et le matériau absorbait plus d’eau et laissait passer davantage d’ions chlorure — des signes d’avertissement pour la durabilité à long terme. Toutefois, lorsque la fumée de silice était ajoutée, la situation évoluait. La fine poudre réagissait avec des sous‑produits de l’hydratation du ciment et comblait les vides autour des particules plastiques, créant une microstructure plus dense et plus cohésive. Certains mélanges contenant à la fois du plastique et de la fumée de silice ont en fait surpassé le béton ordinaire. Un mélange avec 5–10 % de plastique et 10 % de fumée de silice atteignait des résistances en compression, traction et flexion supérieures au mélange conventionnel après 56 jours.

Les bénéfices environnementaux d’une nouvelle recette

Pour évaluer si ces bétons plus verts aident réellement la planète, l’équipe a réalisé une analyse du cycle de vie — une sorte de bilan environnemental — pour chaque mélange, en se focalisant sur la phase de production dans une usine de préfabrication de béton. Remplacer 20 % du sable naturel par des déchets plastiques électroniques diminuait la charge environnementale globale d’environ 5 % et réduisait l’impact sur le réchauffement climatique de l’ordre de 1,4 %, soit l’équivalent d’économiser environ 4–5 kilogrammes de dioxyde de carbone par mètre cube de béton produit. Lorsque la fumée de silice était incluse comme substitution partielle du ciment, certains impacts totaux augmentaient légèrement parce que la fabrication de la fumée de silice est énergivore. Pourtant, l’empreinte carbone par unité de résistance s’améliorait nettement : les mélanges combinant 10 % de fumée de silice avec 15–20 % de plastique offraient le béton le plus efficace sur le plan climatique de l’étude, délivrant plus de résistance pour moins d’impact climatique.

Ce que cela signifie pour les bâtiments de demain

Pour le grand public, la conclusion est simple : avec une conception soignée, les anciens appareils électroniques peuvent contribuer à construire des infrastructures nouvelles et plus durables. Utiliser des quantités modestes de déchets plastiques électroniques à la place du sable, et les équilibrer avec de la fumée de silice, peut produire un béton résistant, durable et un peu plus respectueux du climat. Le mélange le plus performant de cette étude utilisait 10 % de déchets plastiques électroniques et 10 % de fumée de silice, égalant ou dépassant le béton conventionnel tout en réduisant la pression sur les ressources en sable et en diminuant les émissions. Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour prouver la sécurité à long terme et mettre à jour les codes du bâtiment, cette recherche ouvre la voie à un futur où une partie du béton des murs, drains ou ouvrages côtiers pourrait provenir des appareils d’hier plutôt que du sable fraîchement extrait.

Citation: Omran, S., Sisupalan, S., Alyaseen, A. et al. Utilization of electronic plastic waste as fine aggregate with and without silica fume in concrete: experimentation and life cycle assessment. Sci Rep 16, 5723 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35491-9

Mots-clés: béton déchets électroniques, granulats plastiques recyclés, fumée de silice, construction durable, analyse du cycle de vie