Life Cycle Assessment Comparison for EICP and MICP Biocementation as Environmentally Sustainable Technologies for Soil Stabilization

RÉSUMÉ: Le développement urbain perturbe les structures du sol, réduisant la capacité portante et augmentant les risques d’érosion et de glissement de terrain, en particulier sur les pentes. Les méthodes traditionnelles améliorent l'intégrité structurelle en éliminant les sols problématiques à l'aide de machinerie lourde et en les remplaçant par des matériaux compactés comme le ciment. Bien qu'efficace, ce procédé consomme beaucoup de ressources et émet une pollution importante en raison du ciment Portland ordinaire. Il a aussi de la difficulté à résister aux sols à forte plasticité. Des alternatives telles que la précipitation de calcite induite par des microbes (MICP) et la précipitation de calcite induite par des enzymes (EICP) offrent une stabilisation in situ, améliorant les matériaux existants et réduisant l'utilisation des ressources, les déchets et les émissions de carbone avec des applications plus rapides. Cependant, les comparaisons entre la pratique sur le terrain et ces technologies sont limitées. Une analyse du cycle de vie utilisant OpenLCA basée sur la méthode ISO 14040/44 évalue les impacts environnementaux des MICP et EICP tout au long de leur cycle de vie. Il évalue leurs émissions de gaz à effet de serre, leur consommation d’énergie et leur consommation de ressources par rapport aux méthodes traditionnelles, fournissant des informations sur leur durabilité et leur applicabilité en génie géotechnique pour traiter la stabilité des sols. Les résultats de l'évaluation démontrent que la production d'ions calcium dans les matières premières a contribué à un impact plus élevé pour le traitement à grande échelle.

ABSTRACT: Urban development disrupts soil structures, reducing bearing capacity and increasing erosion and landslide risk, especially on slopes. Traditional methods improve structural integrity by removing problematic soils with heavy machinery and replacing them with compacted materials like cement. While effective, this process is resource-intensive and emits significant pollutants due to Ordinary Portland Cement. It also struggles with high-plasticity soils. Alternatives like Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP) and Enzyme-Induced Calcite Precipitation (EICP) offer in-situ stabilization, enhancing existing materials and lowering resource use, waste, and carbon emissions with faster applications. However, comparisons between field practice and these technologies are limited. A life cycle assessment using OpenLCA based on the ISO 14040/44 method assesses MICP and EICP's environmental impacts throughout their life cycles. It evaluates their greenhouse gas emissions, energy use, and resource consumption against traditional methods, providing insights into their sustainability and geotechnical engineering applicability for addressing soil stability. Assessment results demonstrate that the production of calcium ions in raw materials contributed to a higher impact for large-scale treatment.