Convertir le ciment en une source d’énergie semblait, jusqu’à récemment, une excentricité scientifique. Cependant, une équipe de chercheurs au Danemark a démontré qu’il est possible de doter ce matériau quotidien d’une fonction complètement nouvelle : stocker l’électricité et la récupérer quand on en a besoin, presque comme si c’était une batterie cachée dans les murs.
Résultats initiaux surprenants
Lors de tests en laboratoire, le ciment modifié a atteint environ ≈178 Wh/kg, un chiffre remarquable pour un matériau structurel qui, jusqu’à présent, ne servait qu’à supporter des charges. De plus, il peut récupérer ses performances après avoir reçu des nutriments, même après des périodes d’inactivité.
Le projet est dirigé par Qi Luo, chercheur postdoctoral en ingénierie civile et architecturale à l’Université d’Aarhus, dédié à réduire l’impact du ciment et à transformer ce matériau en quelque chose de plus qu’un simple support statique.
Un supercondensateur caché dans les murs
Dans le modèle énergétique actuel, le stockage dépend de batteries externes et d’équipements supplémentaires qui nécessitent de l’espace et de l’entretien. Intégrer cette fonction directement dans les murs, fondations ou ponts change complètement la logique.
Ce ciment fonctionnel ne cherche pas à remplacer les grandes batteries, mais à jouer un rôle complémentaire :
- Compenser les pics de demande.
- Stabiliser l’énergie solaire distribuée.
- Alimenter de petits capteurs.
- Maintenir les systèmes de base pendant les microcoupures.
Tout cela sans occuper d’espace supplémentaire dans les bâtiments déjà construits.
Le cœur biologique : bactéries électroactives
L’innovation repose sur des micro-organismes électroactifs, en particulier Shewanella oneidensis, une bactérie capable de déplacer des électrons vers des surfaces proches. Au lieu d’être un remplissage inerte, ces bactéries créent un réseau redox qui capture et libère la charge électrique.
Pour qu’elles survivent dans un matériau hostile — alcalin, dense et pauvre en eau — l’équipe a conçu une microréseau de canaux internes par lesquels circulent des solutions avec des sels et des vitamines. C’est un entretien minimal, presque comme « donner à boire » au mur.
Le ciment est formulé avec une structure de pores ajustée pour permettre la mobilité des ions sans affaiblir sa résistance mécanique, garantissant qu’il reste du ciment avec la même capacité de charge que le béton conventionnel.
Expériences en laboratoire
Les résultats ont été solides :
- Blocs capables d’allumer une LED lorsqu’ils sont connectés en série.
- Récupération jusqu’à 80 % des performances après avoir reçu des nutriments.
- Fonctionnement stable même près de 0 °C.
- Même lorsque certaines des microbes meurent, le matériau maintient sa capacité électrique grâce à un biofilm résiduel chargé de molécules redox.
Il s’agit d’un comportement hybride : mélange de vie et de matériau, et fonctionne mieux que prévu.
Défis et applications futures
Intégrer des organismes dans un matériau qui doit durer des décennies pose des défis :
- Durée de vie des microbes.
- Comportement dans des environnements secs.
- Exposition à des contaminants externes.
- Stabilité lorsque l’entretien est retardé.
Les premières utilisations réalistes seraient des systèmes autonomes à faible consommation : capteurs environnementaux urbains, balises d’urgence ou modules solaires distribués.
Le prochain défi est la scalabilité. Des réservoirs discrets qui dosent les nutriments en impulsions courtes, intégrés dans les routines d’entretien des bâtiments, sont à l’étude. Il sera également nécessaire d’établir des normes et protocoles de sécurité pour mesurer les performances électriques et garantir l’intégrité structurelle.
Un pas vers des villes résilientes
L’industrie de la construction aura besoin de solutions reproductibles, à faible coût et faciles à appliquer sur site. Ce type de ciment fonctionnel pourrait jouer un rôle clé dans la transition vers des quartiers énergétiquement résilients et des bâtiments autosuffisants.
Sa plus grande contribution, cependant, pourrait être culturelle : repenser les matériaux quotidiens et concevoir des infrastructures qui non seulement soutiennent, mais aussi produisent, régénèrent et soutiennent. Un pas de plus vers des villes où l’énergie circule non seulement depuis de grandes centrales, mais aussi depuis leurs propres fondations.
