Recycled construction and demolition waste as remineralizers: a sustainable use in the regeneration of degraded soils

Chaque année, le monde génère plus de dix milliards de tonnes de déchets provenant de la construction et de la démolition de structures. Au Brésil à lui seul, ces débris s'élèvent à environ cent millions de tonnes par an, un amas massif de briques cassées, de béton et de mortier qui finit souvent dans des décharges. Bien qu'une grande partie de ce matériau soit concassée et réutilisée pour des bases routières ou de nouvelles constructions, une autre possibilité a émergé : ces gravats pourraient-ils servir à guérir la terre elle-même ? L'idée repose sur une observation simple. De nombreux sols, en particulier dans les régions tropicales, ont été érodés par la pluie et l'agriculture, perdant les minéraux essentiels dont les plantes ont besoin pour croître. Pour y remédier, les agriculteurs ajoutent parfois des « reminéralisateurs » — des roches pulvérisées qui libèrent lentement des nutriments comme le calcium, le potassium et le fer dans le sol. Ces matériaux agissent comme une source de nourriture à libération lente pour les cultures, aidant à restaurer la fertilité naturelle du sol sans le coût élevé et l'empreinte environnementale des engrais synthétiques. La question que les chercheurs se sont posée était de savoir si les restes broyés de nos villes pouvaient remplir ce même rôle, transformant un problème de déchets en une solution pour l'agriculture.

Pour le découvrir, une équipe de scientifiques de l'Université de São Paulo et de l'Université Fédérale de Catalão a collecté des échantillons de déchets de construction et de démolition recyclés dans quatre villes différentes du Brésil : Araraquara, Piracicaba, Ribeirão Preto et Catalão. Ils ne se sont pas contentés de deviner ce qui se trouvait dans les piles de débris ; ils ont soumis le matériau à un examen chimique précis utilisant une technique appelée analyse par activation neutronique. Dans ce processus, les échantillons sont bombardés de neutrons dans un réacteur de recherche nucléaire, provoquant le fait que les atomes au sein du matériau deviennent temporairement radioactifs. En mesurant l'énergie spécifique du rayonnement émis lorsque ces atomes reviennent à l'équilibre, les scientifiques ont pu identifier exactement quels éléments étaient présents et en quelles quantités. Cette méthode leur a permis de détecter vingt-deux éléments chimiques différents, allant des nutriments courants aux métaux des terres rares, fournissant une empreinte chimique complète des déchets de chaque lieu.

Les résultats ont révélé que la composition des déchets était loin d'être uniforme. Bien que tous les échantillons contenaient des éléments essentiels à la vie végétale, tels que le fer, le calcium et le potassium, le mélange spécifique variait considérablement selon la provenance du matériau. Par exemple, les échantillons de la ville de Catalão se distinguaient par des niveaux notablement plus élevés de calcium et de potassium, ainsi que de plusieurs éléments de terres rares, par rapport aux échantillons des trois autres villes. Même au sein d'une même ville, les déchets provenant de différents tas présentaient des différences distinctes. Cette variabilité suggère que la composition chimique des déchets de construction recyclés est profondément liée à la géologie locale et aux types spécifiques de bâtiments et de matériaux utilisés dans cette région. Les chercheurs ont constaté que le calcium et le fer étaient les éléments les plus abondants dans les échantillons, le calcium atteignant près de cinq pour cent en poids dans certains lieux et le fer atteignant près de six pour cent, tandis que les niveaux de potassium fluctuaient largement d'un site à l'autre.

La sécurité était une préoccupation majeure, car l'application de déchets aux terres agricoles nécessite de s'assurer que des substances toxiques ne contaminent pas la chaîne alimentaire. L'étude a vérifié la présence de métaux lourds et d'autres éléments nocifs réglementés par la loi brésilienne, tels que l'arsenic et le cadmium. L'analyse a montré que les niveaux de ces éléments toxiques étaient bien en dessous des limites légales, indiquant que le matériau est sûr d'un point de vue de la toxicité. Cependant, l'étude a également mis en évidence un obstacle important pour une utilisation généralisée. Pour être officiellement classé comme reminéralisant du sol, le matériau doit répondre à des seuils minimaux spécifiques concernant la quantité totale de nutriments végétaux qu'il fournit. Si les déchets de Catalão répondaient à ces exigences, les échantillons des trois autres villes étaient insuffisants, particulièrement en ce qui concerne leur teneur combinée en oxydes de calcium et de potassium. Cela signifie que, bien que le matériau soit sûr, il n'est pas automatiquement un engrais ; son efficacité dépend entièrement de sa recette chimique spécifique.

Les chercheurs ont conclu que les déchets de construction recyclés représentent une véritable promesse comme outil de régénération des sols dégradés, mais qu'ils ne peuvent pas être traités comme un produit unique et uniforme. La diversité chimique trouvée dans les quatre villes prouve qu'un lot de gravats provenant d'un lieu peut être un excellent amendement pour le sol, tandis qu'un lot provenant de quelques kilomètres à peine peut ne pas contenir assez de nutriments pour être utile. Cette conclusion souligne la nécessité d'un test et d'une sélection minutieux avant d'appliquer de tels matériaux aux terres agricoles. Plutôt qu'une solution globale, l'étude suggère que l'avenir de l'utilisation des déchets de construction en agriculture réside dans la compréhension de la signature chimique unique de chaque approvisionnement local. En faisant correspondre le bon type de matériau recyclé au bon sol, il est possible de boucler la boucle des déchets urbains tout en guérissant simultanément la terre qui nous nourrit.