Les automobilistes qui râlent contre le stress de la circulation pourraient de temps en temps baisser les yeux. Car c'est là que se trouve quelqu'un qui a la vie dure : L'asphalte supporte la chaleur torride, le stress du froid et toutes les pressions d'en haut. Il doit aussi être le plus silencieux possible et, à l'avenir, naturellement plus écologique.

Formé à partir d'un mélange de roches chaudes et d'un liant bitumeux à environ 160 degrés, l'asphalte génère des émissions de CO2 élevées - du fait de sa production, des longs trajets de transport et de sa pose. Pour améliorer son bilan environnemental, l'asphalte usagé est déjà recyclé aujourd'hui ; à l'avenir, il devrait être utilisé à grande échelle dans les nouveaux revêtements. En outre, il est possible d'y "éliminer" du béton recyclé ou d'autres résidus - par exemple des pneus de voiture usagés, dont la Suisse regorge.

Un projet Innosuisse dirigé par le département "Béton et asphalte" de l'Empa a exploré l'utilité que pourrait avoir cette idée dans notre pays. Concrètement, les particules de caoutchouc peuvent-elles remplacer les polymères dans le bitume modifié par des polymères pour l'asphalte fortement sollicité ? Enfin, des composés comme le styrène-butadiène-styrène, très répandu, confèrent au revêtement une plus grande plasticité, une meilleure reprise de forme et une plus longue durée de vie.

Le projet s'est concentré sur la pratique : après quelques essais préliminaires, les mélanges d'asphalte pour les expériences ont été créés chez les fabricants FBB et Weibel AG. Les variétés s'orientaient vers le cas réel : "SDA 4-12", un revêtement "silencieux" dans lequel de nombreux pores d'air réduisent les émissions de bruit. Et "AC B22 H", qui convient pour une couche de liaison en dessous - dans ce cas, avec 30 pour cent d'asphalte recyclé. Les granulats de caoutchouc sélectionnés provenaient également de Suisse, du fabricant Tyre Recycling Solutions (TRS) à Préverenges dans le canton de Vaud.

Mouillé ou sec ?

L'asphalte caoutchouté peut être fabriqué selon deux méthodes. Dans la méthode "humide", les granulés de caoutchouc sont ajoutés au bitume chaud ; on mélange ensuite le mélange avec les granulats définis - selon le revêtement, du sable et des pierres de différentes tailles. Le hic, c'est qu'avec le temps, la masse de bitume et de caoutchouc devient moins visqueuse et que le caoutchouc commence à se décomposer ; elle ne peut être utilisée que pendant 48 heures environ. Dans le procédé "sec", en revanche, les particules de caoutchouc s'écoulent d'abord dans le mélange de roches chauffé. Le bitume n'est ajouté que plus tard. C'est parce que les fabricants suisses sont préparés à cette méthode que l'on a choisi cette voie.

Les expériences de fabrication ont été positives chez le fabricant de matériaux de construction FBB à Bauma. "Pas de problème", dit Christian Gubler, président de la direction, "c'était facile". Les particules ont été jetées dans le mélange de roches à travers une trappe - dans des sacs qui se dissolvent à haute température. "C'est ce que nous faisons lorsque nous ajoutons des colorants, par exemple pour l'asphalte rouge", explique Gubler. La société Berner Weibel AG n'a pas non plus rencontré de difficultés. "La manipulation s'est faite sans problème", explique Samuel Probst, responsable des matériaux de construction bitumineux et des usines de revêtement.

Tests de stress sous l'eau, le froid, la pression

Une équipe de l'Empa dirigée par la spécialiste de l'asphalte Lily Poulikakos a examiné les produits finis de la micro à la grande échelle. Outre les tests standard sur la teneur en bitume et les pores d'air, des prises de vue au microscope électronique ont montré si et comment les particules de caoutchouc se dissolvent et se répartissent dans la matrice d'asphalte.

Dans le test de traction par fente, des échantillons ont été écrasés sous pression par le haut - un humide et un sec - afin de déterminer leur sensibilité à l'eau. Des essais de déchirure à moins 12 degrés ont montré comment le matériau se comporte par temps froid en hiver. Enfin, le facteur trafic : dans le cadre du test "Hamburg Wheel Tracking", des échantillons ont subi 10'000 passages d'une roue en acier de 70 kilos dans de l'eau chauffée à 50 degrés - un test sévère d'orniérage. Un simulateur de l'Empa allait dans le même sens : il soumettait des revêtements de 1,20 mètre de long à 60'000 passages de pneus lents avec des charges élevées en huit heures.

Les analyses l'ont montré : les subtilités sont décisives. Par exemple, la durée optimale entre le mélange et la pose sur la route dépend fortement du type et de la quantité de granulats de caoutchouc choisis. En comparaison avec l'asphalte à base de bitume polymère bien connu, les asphaltes de couche de roulement contenant 0,7 ou 1 pour cent de caoutchouc répondaient majoritairement aux exigences. La résistance aux fissures dues au froid était nettement plus élevée avec un pour cent de caoutchouc qu'avec l'asphalte à base de bitume polymère. En ce qui concerne la sensibilité à l'eau, les matériaux de construction ont satisfait aux exigences suisses, à une exception près toutefois. Et dans le simulateur de charge de pneus propre à l'Empa, des traces certes petites, mais plus profondes sont apparues dans les asphaltes-caoutchouc que dans le revêtement en bitume polymère.

Conclusion : malgré quelques inconvénients, le caoutchouc-asphalte a finalement rempli les exigences de manière sûre. "Il est en tout cas adapté à de nouvelles études pour une utilisation dans la construction routière", résume la chercheuse de l'Empa Poulikakos. Chez le fabricant TRS, on se montre également satisfait des résultats : "Nous avons ainsi obtenu une confirmation professionnelle", déclare Sonia Megert, Chief Operating Officer. "Ce fut une très bonne collaboration. Même en cas de problème, l'Empa a rapidement trouvé une solution".

Tous les partenaires sont conscients que ce n'est qu'une première étape. Malgré tous les efforts, le laboratoire ne correspond pas aux conditions réelles, explique Poulikakos. Les expériences donnent certes une impression détaillée, mais la manière dont les années d'exposition se répercutent dans la réalité "est alors une autre affaire", poursuit la spécialiste. "En fin de compte, la vérité se trouve dans la rue".

Trois parcours d'essai

C'est justement là que d'autres étapes ont déjà eu lieu. Dans les cantons du Jura et de Vaud, Weibel AG a construit deux tronçons d'essai sur des routes cantonales avec de l'asphalte en granulés de caoutchouc. "Un asphalte rugueux sur une route moyennement chargée", explique Samuel Probst, "et un asphalte de recouvrement sur une route relativement chargée. Il devait en effet s'agir de véritables tests d'endurance".

Contrairement aux expériences précédentes avec le procédé de fabrication "humide", l'installation s'est déroulée "absolument sans problème", selon le responsable. Les employés sur place n'ont pas eu à supporter les odeurs dues au caoutchouc chauffé. Et la consistance et la mise en œuvre de l'asphalte étaient comparables à celles d'un asphalte modifié par des polymères. Certes, il ne montrera son véritable caractère qu'après des années. La pose a eu lieu l'été dernier ; le revêtement n'en est donc qu'à ses débuts.

Tout comme un autre asphalte d'essai, posé comme couche supérieure à un carrefour très fréquenté de Zurich. Ses valeurs de laboratoire n'étaient pas au-dessus de tout soupçon : Lors du test de dureté du bitume à l'aide d'une aiguille pénétrante, les résultats ont fortement fluctué et se situaient parfois nettement au-dessus des valeurs théoriques. "Cela indique qu'il pourrait être trop mou", explique le spécialiste des revêtements Martin Horat, du service des travaux publics de la ville de Zurich. "Voyons s'il y a des déformations lorsqu'il fait chaud en été".

Hans-Peter Beyeler, directeur de l'association "Eurobitume" en Suisse, n'est pas particulièrement inquiet. "J'en ai déjà entendu parler. Je ne m'en ferais pas pour l'instant", dit ce spécialiste qui a travaillé pendant près de 13 ans comme spécialiste des revêtements à l'Office fédéral des routes (OFROU). Lorsque le caoutchouc et le bitume sont mélangés, il en résulte un nouveau matériau dont le comportement ne correspond plus aux ingrédients d'origine. Son évaluation : "Le test de l'aiguille ne fournit peut-être tout simplement pas d'information utile".

Beyeler comprend bien sûr - de par sa propre expérience - qu'il existe aussi dans la branche une résistance contre l'asphalte en tant que "poubelle" pour les matériaux recyclés et un scepticisme à l'égard du caoutchouc dans les routes. Il y a une quinzaine d'années, il a vu un essai de bitume modifié au caoutchouc, ajouté sous forme de granulés, échouer complètement sur l'A1 en Argovie : Le matériau n'était pas suffisamment dissous dans l'enrobé ; des grumeaux se sont formés dans l'asphalte. Ils se sont répandus à la surface de la chaussée ; il a fallu les percer et les remplir d'asphalte coulé.

La vérité est dans la rue

Depuis, les choses ont bien évolué ; alors pourquoi ne pas réessayer, selon Beyeler ? Après tout, il existe aussi de bonnes expériences - non seulement aux États-Unis, où cette technologie est utilisée depuis longtemps, mais aussi en Bavière. Là-bas, les asphaltes modifiés au caoutchouc font déjà partie des prescriptions de construction - ils sont donc à la pointe de la technique. Les avantages, surtout pour les couches de roulement poreuses : une plus grande résistance à l'abrasion, une oxydation plus lente du bitume dans les nombreux pores d'air et donc une fragilisation retardée. En bref : une durée de vie plus longue.

Il y aurait en tout cas suffisamment de matière première. Environ 70 000 tonnes de pneus usagés sont produits chaque année en Suisse. Une petite partie est recyclée, mais la plus grande partie est valorisée thermiquement - dans les usines d'incinération des ordures ménagères et, en grande partie, dans les cimenteries, où les pneus remplacent le charbon comme combustible et améliorent ainsi le bilan CO2.

Un avantage pour le climat ?

Les effets sur l'environnement de l'utilisation de pneus usagés dans les revêtements routiers sont étudiés par le chercheur de l'Empa Zhengyin Piao dans le cadre de sa thèse de doctorat en coopération avec l'Institut d'ingénierie environnementale de l'ETH Zurich. Pour ce faire, Piao a analysé le cycle de vie complet de deux revêtements silencieux en asphalte caoutchouté. Son calcul sur le modèle d'un tronçon de route d'un kilomètre montre que ces revêtements ont des résultats similaires à ceux d'un bitume polymère en termes de consommation d'énergie. Mais ils assurent des émissions de CO2 nettement plus faibles - surtout en raison des polymères utilisés dans le produit de comparaison.

Les granulés de caoutchouc dans les routes contribueraient-ils donc à la protection du climat ? Réponse de Piao : cela dépend de la situation. En Suisse, les cimenteries économisent tellement d'émissions de CO2 en brûlant des pneus usagés que l'asphalte avec du caoutchouc est en fin de compte un peu moins performant qu'avec des polymères. Mais si les cimenteries parviennent, comme prévu, à réduire encore plus leurs émissions de CO2 dans les années à venir, voire à les neutraliser en partie grâce à des technologies de "capture du carbone", y compris le stockage souterrain : Les cartes seraient redistribuées - peut-être en faveur du bilan climatique du caoutchouc bitumineux.

La question de savoir si cette idée pourrait s'imposer en Suisse dépend bien sûr aussi du marché. Le spécialiste Samuel Probst, du fabricant Weibel AG, estime qu'ils ont un avantage : pour l'instant du moins, ils sont moins chers que les bitumes polymères. Il formule néanmoins sa conclusion avec réserve : "Je pourrais tout à fait imaginer qu'un marché se développe un jour pour cela", dit-il, "si les pistes d'essai se développent positivement à long terme".

Les polluants dans le collimateur

Afin d'évaluer les risques pour la santé liés à la présence d'additifs de caoutchouc dans l'asphalte routier, des chimistes du département "Advanced Analytical Technologies" de l'Empa ont examiné à la loupe les composants présentant un potentiel de risque.

Les résultats des essais de lessivage, qui simulent les effets d'une averse, ont montré que les teneurs en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont plus faibles dans le caoutchouc que dans l'asphalte. Il en va de même pour les HAP, qui peuvent provoquer le cancer.

Pour les métaux lourds, le zinc a servi d'élément conducteur ; très peu de ce métal a été lessivé. Le plomb et d'autres métaux lourds nocifs n'étaient présents que sous forme de traces inoffensives.

Mais les tests ont montré que les benzothiazoles, qui accélèrent la vulcanisation lors de la fabrication des pneus, se répandent rapidement et à des doses relativement élevées dans l'environnement. Le conseil des spécialistes : avant d'incorporer les particules de caoutchouc dans l'asphalte, il faut éliminer ces composés, par exemple en les lavant à l'eau, qui sera ensuite éliminée de manière appropriée.

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