Bâtiments vivants : du béton bactérien pour des villes plus propres

Une équipe d'ingénieurs de la prestigieuse université ETH Zurich a mis au point une méthode de construction innovante utilisant des bactéries photosynthétiques pour réduire les émissions de carbone et renforcer les structures en béton. Cette architecture vivante pourrait avoir des répercussions considérables sur la conception des bâtiments du futur. Voici ce que vous devez savoir.

Dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est l'un des principaux gaz à effet de serre contribuant au changement climatique. Sa composition chimique peut causer des dommages irréparables à la couche d'ozone, aux écosystèmes locaux et à votre santé à long terme. Si les niveaux de CO2 ne sont pas maîtrisés, ils peuvent entraîner des changements catastrophiques, comme une modification du pH des océans.

L'élimination du CO2 est une grosse affaire

Toutes ces préoccupations ont conduit le monde à déployer des efforts concertés pour réduire et éliminer le CO2 de l'atmosphère autant que possible. À ce jour, les ingénieurs ont créé diverses méthodes pour y parvenir. Des filtres spéciaux aux matériaux transformant le produit chimique en d'autres minéraux moins nocifs, l'originalité ne manque pas.

Des concepts tels que les systèmes de captage direct du CO2 dans l'air et la reforestation visent à éliminer directement le carbone de l'air. Ces approches ont prouvé leur efficacité. Cependant, elles sont coûteuses et difficiles à déployer à grande échelle pour répondre à la demande mondiale. Consciente de ces limites, une équipe de scientifiques a cherché un moyen d'intégrer le captage du COXNUMX dans la vie quotidienne sans l'entraver.

Étude d'architecture vivante

Le Double séquestration du carbone avec des matériaux vivants photosynthétiques étude¹, récemment publiée dans la revue Nature Communications, met en lumière l'utilisation de bactéries incorporées au béton de construction pour capter le CO2. Pour ce faire, les ingénieurs utilisent l'une des plus anciennes formes de vie au monde : les cyanobactéries photosynthétiques.

Cette bactérie est capable de réaliser la photosynthèse, qui élimine le CO2 de l'air, sans compromettre la stabilité ni la résistance du béton. L'équipe imagine ainsi un avenir où les immeubles pourront purifier l'air de manière autonome grâce à leurs bâtiments. Ces derniers pourront séquestrer et stocker directement le CO2, réduisant ainsi les coûts et améliorant considérablement la qualité de l'air.

La source - Biennale de Venise Valentina Mori

Le mélange de béton bactérien crée un matériau vivant qui croît et se renforce en absorbant davantage de CO2 lors de la photosynthèse. De manière impressionnante, il absorbe activement le CO2 et le convertit en biomasse et en minéraux carbonatés, sans électricité ni installation spécifique.

Modification de l'environnement chimique

Les ingénieurs ont constaté qu'à mesure que les bactéries commenceront à capter et à stocker le CO2 dans la zone, cela aura un impact positif sur l'environnement local. La réduction de l'empreinte carbone favorisera la croissance de carbonates solides, excellents pour absorber le CO2, créant ainsi un cycle naturel de réduction du CO2.

Hydrogel

Dans le cadre de leur approche, les chercheurs ont créé un gel imprimable pour introduire leurs bactéries. Cet hydrogel fournit l'humidité nécessaire à la croissance bactérienne. Il intègre également des polymères réticulés optimisés pour la durabilité et la photosynthèse. Plus précisément, les ingénieurs ont utilisé des formes géométriques spéciales pour maximiser la pénétration de la lumière et améliorer le flux de nutriments vers les bactéries.

Imprimable en 3D

Il est intéressant de noter que l'hydrogel est imprimable en 3D, ce qui facilite son intégration. Les ingénieurs l'impriment d'abord avec des bactéries. À ce stade, l'hydrogel est souple et peut s'insérer dans des espaces restreints. Après les 30 premiers jours de photosynthèse, les bactéries imprimées peuvent se maintenir. Au fil du temps, il deviendra plus rigide et durable, utilisant le CO2 atmosphérique pour alimenter cette transformation qui se produit de l'intérieur vers l'extérieur.

Tester le concept d'architecture vivante

Les scientifiques ont mené plusieurs tests en laboratoire pour s'assurer de la justesse de leurs concepts. Ils ont imprimé en 3D une petite forme et suivi son activité et sa croissance pendant 400 jours. L'équipe souhaitait enregistrer des aspects essentiels comme le flux de nutriments vers les bactéries et la résistance de l'hydrogel.

Résultats des tests d'architecture vivante

Les résultats des tests ont montré que la matière vivante peut séquestrer du CO₂ pendant plus d'un an sans nécessiter d'énergie. L'équipe a constaté que son dispositif a réussi à extraire du CO₂ pendant 2 jours, produisant un taux impressionnant de 400 milligrammes de CO₂ par gramme de matière.

Le test a révélé que le CO2 est capturé et converti en minéraux. Ces minéraux se déposent ensuite à l'intérieur du matériau, renforçant son cœur et le renforçant mécaniquement. L'équipe a notamment constaté que l'hydrogel permettait aux cellules de se propager dans le matériau et de capturer le CO2 sans incident.

Avantages des études d'architecture vivante

La construction avec des matériaux vivants pourrait apporter de nombreux avantages au monde. Cette technologie pourrait notamment avoir un impact considérable sur la qualité de l'air urbain. L'analyse de la qualité de l'air à l'échelle mondiale révèle que les zones à forte densité de population sont celles où la qualité de l'air est la plus mauvaise.

Ce problème découle de plusieurs facteurs, notamment : plus de population signifie plus de pollution, et plus de bâtiments signifie moins d'arbres pour éliminer naturellement le CO2 de l'environnement. Cette stratégie permet de résoudre ce problème sans obliger les gens à retourner vivre dans des cabanes en bois.

Sols

La durabilité est l'un des principaux avantages de cette technologie pour le marché. Renforcer le béton utilisé pour la construction est une idée judicieuse qui réduira les coûts d'infrastructure et améliorera sa durabilité. De plus, cette option écologique ne nécessite aucune alimentation électrique du réseau. Les bactéries n'ont besoin que d'une infime quantité de lumière solaire, d'eau et de CO2 pour démarrer la photosynthèse.

Polyvalence

Un autre avantage majeur de cette approche est sa polyvalence. Les matériaux imprimés en 3D peuvent être moulés ou s'intégrer à presque tous les designs, facilitant ainsi leur intégration dans les futurs bâtiments. Associés à des technologies telles que les systèmes d'habitation imprimés en 3D, il est facile d'imaginer un monde où les maisons s'impriment en quelques jours et jouent un rôle essentiel dans la préservation de l'écosystème.

Efficacité

Aucun autre système de captage direct du carbone dans l'air n'offre une efficacité comparable à celle des bactéries pour éliminer les polluants. Ces solutions naturelles distribuent passivement les nutriments dans tout le corps par capillarité, éliminant ainsi le recours à des pompes, des moteurs, des batteries et tout autre équipement qui rend les méthodes de captage direct coûteuses.

Applications du monde réel

Les applications concrètes de cette technologie sont nombreuses. On peut s'attendre à la voir initialement utilisée dans des projets de construction. On imagine facilement une ville où les bâtiments purifieraient constamment l'air de ses polluants. Cette métropole verte contribuerait à prévenir le changement climatique et à promouvoir un développement durable d'une nouvelle envergure.

Chronologie de l'architecture vivante

Les ingénieurs aimeraient voir le béton vivant utilisé d'ici dix ans. Cependant, leur souhait pourrait se concrétiser bien plus tôt, car l'ONU a fixé des objectifs de réduction des émissions de CO10 pour contribuer à la lutte contre le changement climatique. L'équipe va maintenant mener des expériences sur le béton afin de s'assurer qu'il est adapté aux applications de construction à grande échelle et au-delà.

Chercheurs de l'étude sur l'architecture vivante

Des ingénieurs de l'ETH Zurich ont dirigé l'étude sur l'architecture habitable. L'article mentionne Dalia Dranseike, Yifan Cui et Mark W. Tibbitt comme auteurs principaux. Ils ont bénéficié du soutien d'une équipe de scientifiques, dont Andrea S. Ling, Felix Donat, Stéphane Bernhard, Margherita Bernero, Akhil Areeckal, Marco Lazic, Xiao-Hua Qin, John S. Oakey, Benjamin Dillenburger et André R. Studart.

Architecture vivante du futur

L'avenir de l'architecture vivante dépendra de plusieurs facteurs clés. Le groupe a déjà présenté son béton vivant à la Biennale d'architecture de Venise. L'équipe y a dévoilé deux structures imprimées en 3D ressemblant à des arbres, capables d'extraire 18 kg de CO2 de l'atmosphère par an. Ce taux de capture de CO2 est impressionnant : il équivaut à celui d'un pin de 20 ans.

Investir dans le marché du captage du carbone

Le marché du captage du CO2 a connu un essor considérable grâce à la législation mondiale visant les pollueurs. Les entreprises peuvent désormais bénéficier de crédits d'impôt pour réduire leur production de CO2 ou payer des amendes en cas de non-respect des nouvelles normes. Grâce à ces changements, certaines entreprises ont réussi à s'imposer comme des leaders dans la fourniture de systèmes de captage du CO2. Voici une entreprise qui continue de consolider sa réputation de qualité de service.

Bloom Energy

Le Dr KR Sridhar a lancé Bloom Energy (BE ) En 2002, l'entreprise s'appelait alors Ion America. L'une de ses premières missions fut de collaborer avec la NASA pour créer une cellule électrochimique permettant au rover martien de produire de l'électricité après son atterrissage sur la planète rouge.

L'entreprise a changé de nom pour devenir Bloom Energy peu après la fin de sa collaboration avec la NASA. C'est à cette époque qu'elle a décidé d'étendre ces travaux à la création de systèmes performants de captage du carbone, de piles à combustible et de captage de chaleur.

Le système de pile à combustible à oxyde solide de Bloom Energy réutilise l'eau et l'hydrogène des gaz d'échappement de la pile. Le système sépare ensuite le CO2 et le séquestre dans des minéraux enfouis sous terre. L'entreprise a également étudié l'utilisation de ce minéral pour des applications industrielles, entre autres. Les personnes souhaitant se familiariser avec le marché du captage du CO2 devraient se renseigner davantage sur les prochaines offres de Bloom Energy.

Dernières nouvelles et développements concernant l'action Bloom Energy (BE)

Capture du carbone grâce à l'architecture vivante

L'idée d'utiliser des bâtiments pour capter le dioxyde de carbone est logique. Les villes et les usines, qui comptent parmi les plus grands pollueurs, ont toutes un point commun : elles utilisent beaucoup de béton, ce qui en fait des candidats idéaux pour l'architecture vivante du futur. Pour l'instant, l'objectif est de sensibiliser le public et de nouer des partenariats stratégiques pour commercialiser ce concept révolutionnaire.

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Études référencées :

^{1. Dranseike, D., Cui, Y., Ling, AS et al. Double séquestration du carbone avec des matériaux vivants photosynthétiques. Nat Commun 16, 3832 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58761-y}