En 2018, Meta s’est engagée à minimiser son empreinte environnementale et vise le zéro émission nette pour sa chaîne de valeur en 2030. Cependant, elle a pour projet la construction de huit datacenters. Pour réduire les émissions carbone que celle-ci va engendrer, l’équipe de META, avec l’aide de Lav Varshney et Nishant Garg de l’Université d’Urbana-Champaign, a conçu un béton bas carbone grâce à des algorithmes d’apprentissage automatique génératif qu’elle a testé au centre de Delkab, dans l’Illinois.
On utilise le béton depuis des millénaires pour la construction de bâtiments ou de structures. Certes, il a bien évolué et si le ciment est à présent l’un de ses ingrédients, il représente aussi la source majeure de ses émissions de gaz à effet de serre.
Le béton est le matériau de construction le plus employé dans le monde du fait de son faible coût et de sa facilité de fabrication, on en produit d’ailleurs près de 10 milliards de tonnes chaque année.
Il est fabriqué en mélangeant du ciment, du sable et du gravier auxquels on ajoute de l’eau. On obtient le ciment en chauffant un mélange d’argile et de calcaire à plus de 1 400 °C dans un four ce qui produit 600 kilogrammes de dioxyde de carbone par tonne de ciment produite.
On estime que la production de ciment est à l’origine de 8% des émissions mondiales de carbone. Des recherches pour réduire cet impact sont menées, que ce soit pour remplacer les combustibles fossiles utilisés pour produire le ciment (hydrogène…), ou pour réduire sa quantité dans la composition du béton, en le remplaçant par des cendres volantes ou des scories (restes de la production de fer ou d’acier).
Meta a rempli totalement ses engagements de 2018 : avoir baissé ses émissions de gaz à effet de serre en 2020 de 75% par rapport à 2017 et utiliser 100 % d’énergie renouvelable dans le même délai. Elle a même dépassé ces objectifs et réalisé les scopes 1 et 2 du GHG Protocol (Greenhouse Gas Protocol). Pour atteindre la norme Scope 3, construire ses centres de données avec des matériaux les plus écologiques possibles est nécessaire.
Le béton bas carbone de Méta construit grâce à l’IA
L’équipe de Meta s’est posé la question suivante :
« Est-il possible de formuler des mélanges de béton avec des ingrédients standard afin qu’ils contiennent deux fois moins de carbone incorporé que les formulations traditionnelles, mais soient tout aussi solides ? »
Répondre à cette question est complexe vu le nombre de combinaisons possibles entre les divers ingrédients du béton.
Amruta Sudhalkar, responsable du programme Meta Sustainability de Méta, a d’ailleurs déclaré :
« Optimiser manuellement une formule concrète pour des résultats à la fois durables et techniquement solides… est un défi formidable. Les facteurs qui entrent dans la fabrication d’un bon béton, en particulier celui qui essaie de remplacer sa teneur en ciment, signifient non seulement tenir compte des ratios d’ingrédients, mais également de facteurs externes tels que la météo et l’emplacement. »
Le machine learning est la solution à ce genre de problèmes. L’équipe de Meta s’est donc associée au рrоfеѕѕеur Lаv Vаrѕhnеy, du déраrtеmеnt dе génіе élесtrіquе еt іnfоrmаtіquе, еt au рrоfеѕѕеur Nіѕhаnt Gаrg, du déраrtеmеnt dе génіе сіvіl dе l’unіvеrѕіté dе Urbаnа-Сhаmраіgn, pour entraîner un algorithme grâce à un еnѕеmblе dе dоnnéеѕ ѕur lа réѕіѕtаnсе à lа соmрrеѕѕіоn du bétоn.
1 030 mélanges de béton ont été répertoriés, l’algorithme les a comparés en prenant compte des critères du temps de durcissement et de l’empreinte carbone. Cinq mélanges ont été retenus par Meta, testés en laboratoire et ajustés ensuite par le fabricant de béton Ozinga Bros.
Ce dernier a ensuite testé un béton où le ciment était remplacé à 50% par des cendres volantes et des scories en conditions réelles pour une petite partie des fondations du centre d’Elkab. Selon Meta, les émissions de carbone se sont révélées inférieures de 40 % aux valeurs de référence régionales et le béton plus résistant lors d’essais de résistance de sept et 28 jours.
Cet essai a eu lieu alors que les températures étaient basse, le béton a mis longtemps à prendre et durcir, ce qui entraîne des retards lors d’une construction. Meta a déclaré :
« Nous nous efforçons d’améliorer les performances de résistance initiale du béton au bout de trois à cinq jours et de tenir compte de l’impact que les variations des conditions environnementales, telles que la température et le vent, peuvent avoir sur les performances du béton. »
