Éco-architecture : bâtiments en béton décarbonés imprimés en 3D
Aperçu du projet
Le secteur de la construction contribue grandement aux émissions mondiales de gaz à effet de serre, soit environ 37 % des émissions mondiales de CO₂ liées à l’énergie et à la transformation de produits. En raison d’un rebond à forte intensité de carbone après la pandémie de COVID-19, il est urgent de se tourner vers des pratiques de construction à faibles émissions afin d’atteindre l’objectif de l’Accord de Paris, soit de limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C.
Ce projet relève ce défi en accélérant la décarbonisation de l’industrie du béton par les moyens suivants :
- Électrification propre
- Mise au point de matériaux à fiable à faible émissions de carbone
- Technologies d’impression 3D pour la construction
- Optimisation de la conception et de la production grâce à l’IA
L’équipe de recherche se concentrera sur :
- la mise au point d’un béton durable carbonégatif à l'aide de matériaux recyclés et de composés de capture du carbone;
- l’électrification du processus de coulage du béton grâce à l’impression 3D;
- l’optimisation de la conception architecturale à partir de formes imprimables en 3D;
- l’utilisation de l’intelligence artificielle pour affiner le processus de construction.
En ciblant les émissions à de multiples étapes du processus de construction, ce projet vise à réduire la consommation de combustibles fossiles liée à la construction au Canada et à atténuer les changements climatiques.
Renseignements clés
| Chercheur principal | Khaled Galal, professeur de génie du bâtiment, civil et environnemental, et directeur du Centre de recherche sur la sécurité et la résilience des structures de l’École Gina-Cody, Université Concordia |
Cochercheurs principaux |
Ahmed Soliman, professeur agrégé de génie du bâtiment, civil et environnemental, Université Concordia; Amin Hammad, professeur de l’Institut d’ingénierie des systèmes d’information de Concordia, et professeur affilié de génie du bâtiment, civil et environnemental, Université Concordia; James Forren, professeur agrégé et directeur de l’École d’architecture, Université Dalhousie; Ashlee Howarth, professeure agrégée et titulaire de la chaire de recherche de l’Université Concordia de chimie et biochimie, Université Concordia. |
Collaborateurs de recherche |
Alex De Visscher, professeur et directeur du Département de génie chimique et des matériaux, Université Concordia; Ammar Yahia, professeur de génie civil et bâtiment, Université de Sherbrooke; Abdurahman Lotfy, Lafarge Canada Inc.; Prabh K. Banga, Aecon Group Inc.; Vincent Melanson, PomerleauMartin Samson, SNC-Lavalin |
| Partenaires non universitaires | Lafarge Canada Inc., Aecon Group Inc., Pomerleau, SNC-Lavalin, Nidus3D |
| Mots-clés de la recherche | Impression 3D, béton, matériaux à faible émissions de carbone, analyse du cycle de vie, automatisation, conception, intelligence artificielle, architecture |
| Budget | En espèces : 200 000 $ En nature : 470 000 $ |
But de la recherche
Mise au point d’un béton carbonégatif pour l’impression 3D
Cet objectif est axé sur la création des mélanges de béton adaptés à l’impression 3D avec une empreinte carbone négative, ce qui implique :
- le remplacement des composants traditionnels à fortes émissions par des produits recyclés et des sous-produits industriels;
- l’intégration de matériaux novateurs comme des réseaux de coordination organométallique (MOF) qui capturent et stockent le CO₂ dans la matrice du béton.
Actualisation des méthodes de construction grâce à l’impression 3D automatisée
L’équipe vise la refonte des méthodes de construction traditionnelles en mettant en œuvre l’impression 3D entièrement automatisée et alimentée par l’électricité. Les avantages comprennent :
- une diminution de la consommation d’énergie;
- une baisse des coûts de production;
- une réduction des déchets de construction.
Utilisation de l’IA pour optimiser le processus d’impression 3D
L’intelligence artificielle aidera à simplifier la séquence d’impression 3D et de coulage en :
- déterminant les voies opérationnelles les plus efficaces;
- diminuant la consommation d’énergie;
- augmentant la productivité globale.
Conception de bâtiments plus intelligents et plus écologiques à l’aide de l’impression 3D
Cette recherche étudie également comment l’impression 3D peut permettre d’optimiser les formes architecturales pour :
- réduire au minimum l’utilisation des matériaux;
- améliorer l’éclairage et la ventilation naturelle;
- optimiser l’efficacité énergétique de l’enveloppe des bâtiments.
Partenaires non universitaires
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