Évaluation des performances et de l’impact environnemental d’un béton fabriqué avec des eaux usées industrielles traitées

Pourquoi transformer les eaux usées en eau de construction est important

Le béton est omniprésent dans la vie moderne, des habitations et des ponts aux écoles et hôpitaux. Mais la production de tout ce béton consomme d’énormes quantités d’eau potable à une époque où de nombreuses régions connaissent déjà des pénuries. Cette étude explore une idée simple au fort potentiel : une eau industrielle soigneusement traitée peut-elle remplacer en toute sécurité l’eau douce pour la fabrication du béton et du mortier, sans affaiblir les ouvrages ni nuire à l’environnement ?

Des canalisations d’usine aux chantiers

Les chercheurs ont travaillé avec deux types réels d’eaux usées industrielles traitées, l’une provenant d’une usine textile et l’autre d’une industrie agroalimentaire. Ils ont aussi préparé en laboratoire une eau synthétique contenant uniquement des quantités connues de cuivre et de zinc pour étudier les métaux lourds isolément. D’abord, ils ont mesuré la qualité de base de l’eau, y compris les sels, la matière organique et la teneur en métaux, et comparé les résultats aux limites nationales et internationales pour les eaux de gâchage du béton. La plupart des valeurs se situaient dans les plages autorisées, bien que les eaux industrielles contiennent plus de matière organique que l’eau potable.

Comment le béton s’est comporté

L’équipe a ensuite préparé trois séries de bétons : une avec de l’eau potable normale et deux avec les eaux d’usine traitées. Ils ont testé la maniabilité du béton frais et la résistance développée au fil des jours et des mois. La maniabilité est restée presque identique. La résistance à la compression, qui reflète la capacité du matériau à supporter des efforts de compression, a diminué de moins de 10 % lorsque des eaux traitées ont été utilisées. Les résistances à la traction par fendage et en flexion, liées à la fissuration et à la flexion, ont diminué de moins de 5 %. Ces pertes modestes restent dans les limites des codes et n’affecteraient normalement pas la conception d’une structure.

Ce qui se passe à l’intérieur des pores

La durabilité du béton dépend fortement de la façon dont l’eau et les substances dissoutes se déplacent à travers ses pores microscopiques. Dans cette étude, le béton fabriqué avec des eaux usées traitées a en réalité moins absorbé d’eau par capillarité, probablement parce que des composés organiques ont partiellement obstrué certains des pores les plus fins. Parallèlement, des essais de pénétration rapide des chlorures ont montré un passage légèrement plus important de charge électrique dans des éprouvettes réalisées avec l’eau textile, indiquant un mouvement ionique accru dans la solution de pore. Des mesures par diffraction des rayons X ont confirmé des modifications modestes dans les produits cristallins internes de l’hydratation du ciment, cohérentes avec des retards légers causés par des impuretés.

Vérifier la sécurité pour les personnes et l’environnement

Pour déterminer si des métaux nocifs pouvaient s’échapper au fil du temps, les chercheurs ont préparé des pâtes de ciment et des mortiers en utilisant les solutions synthétiques de cuivre et de zinc. Ils ont mesuré les temps de prise et la résistance, puis réalisé des essais accélérés de lixiviation où des échantillons ont été immergés dans de l’eau et toute libération de métaux a été suivie sur plusieurs jours. Lorsque les niveaux de métaux lourds restaient à 0,5 gramme par litre ou en dessous, le mortier perdait moins de 10 % de sa résistance et les temps de prise respectaient toujours les limites du code. Au-delà de ce seuil, la résistance chutait trop et les retards de prise devenaient inacceptables. Malgré tout, les essais de lixiviation ont montré que plus de 94 % du zinc restait enfermé dans la matrice cimentaire, seule une petite fraction se retrouvant dans l’eau environnante.

Ce que cela signifie pour l’eau de construction à l’avenir

En termes courants, ce travail montre qu’une eau industrielle bien traitée peut remplacer l’eau potable dans de nombreux mélanges de béton et de mortier avec seulement de faibles effets sur la résistance et le comportement vis-à-vis des fissures, tout en maintenant les métaux lourds largement piégés à l’intérieur du matériau durci. Tant que l’eau est régulièrement analysée et que les niveaux de métaux sont maintenus en dessous de limites claires, son utilisation dans le béton structurel est à la fois techniquement solide et sûre pour l’environnement. Cette approche peut aider les chantiers à économiser des milliers de litres d’eau douce précieuse, allégeant la pression sur des ressources rares tout en fournissant des infrastructures durables et fiables.

Citation: Mohsen, S., Shamseldein, A., hany Wadie, E. et al. Performance and environmental assessment of concrete made with treated industrial wastewater. Sci Rep 16, 15062 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50807-5

Mots-clés: eaux usées industrielles traitées, durabilité du béton, lixiviation des métaux lourds, construction durable, réutilisation de l’eau