Fenêtre atmosphérique
Fabriquer un matériau naturellement refroidissant pour lutter contre les îlots de chaleur urbains (ICU), c’est ce qu’expérimentent aujourd’hui divers chercheurs à travers le monde. « Leurs travaux visent à créer des matériaux à refroidissement radiatif diurne. Il s’agit d’exploiter la fenêtre de transparence de l’atmosphère, qui laisse passer les ondes électromagnétiques entre 8 et 13 microns, pour réfléchir une partie du rayonnement thermique solaire vers l’étendue froide de l’espace », explique Olivier Herr, directeur de Heidelberg Materials France Innovation, participant au Projet National ISSU de lutte contre la surchauffe urbaine. Doté de cette capacité à réfléchir une partie du rayonnement solaire et à évacuer la chaleur sous forme de rayonnement infrarouge vers l’espace, le matériau fait baisser sa température en journée, comme il le fait durant la nuit. Une solution qui permettrait de limiter l’installation de climatisations, de réduire la consommation électrique et de refroidir les villes.
Projet européen MIRACLE
Plusieurs recherches sont actuellement menées sur un tel développement, notamment par l’Institut P’ (CNRS – université de Poitiers) et l’université du Sud-Est en Chine. Le Conseil national de la recherche espagnole (CSIC), en particulier, a piloté le projet européen MIRACLE (2021-2025)(1), qui visait à réaliser un « méta-béton(2) photonique à capacité de refroidissement radiatif diurne ». « Le béton s’avère particulièrement adapté pour développer ces propriétés radiatives, car il contient déjà de la silice, un élément naturel qui maximise le rayonnement dans la fenêtre de transparence de l’atmosphère », poursuit Olivier Herr.
Pour réaliser leur méta-béton photonique, les chercheurs ont ajouté des microparticules de silice assemblées en fibres, augmenté la porosité du ciment avec de la zéolite (structures cristallines microporeuses) et combiné le tout à une disposition ordonnée de microfibres d’acier. Associé à ces travaux, le fabricant français d’imprimantes 3D Microlight3D a créé des microstructures servant de moules à béton et permettant d’insérer les microfibres d’acier à l’intérieur des microtopographies créées à la surface.
Vers une solution disruptive
Des expériences menées dans le désert de Tabernas ont montré que les températures du méta-béton photonique sont restées inférieures de 2°C à la température ambiante pendant les heures les plus chaudes de la journée, là où un béton ordinaire aurait dépassé les 65°C.
Les méta-bétons photoniques de MIRACLE peuvent être produits avec des matériaux que l’industrie du ciment et du béton utilise actuellement. Une entreprise spin-off, PhotoKrete, utilise déjà les technologies brevetées par le projet pour développer des solutions commerciales.
« Ce matériau de construction radiatif pourrait être intégré sous la forme d’enduit de façade ou de revêtement de surface pour les toits et les sols des villes, estime Olivier Herr. Tout l’enjeu pour une commercialisation à grande échelle d’un méta-béton photonique est de maximiser le pouvoir réfléchissant du béton, pour augmenter encore sa capacité de refroidissement. » L’ajout de granulats blancs à forte teneur en calcaire peut y contribuer.
« Le méta-béton photonique est une solution disruptive, qui pourrait être intégrée à des projets de construction ou de rénovation urbaine afin de réduire la chaleur du bâti et des températures en ville, sans consommation d’énergie », conclut Olivier Herr.
1. MIRACLE, pour Photonic Metaconcrete with Infrared RAdiative Cooling capacity for Large Energy savings. Projet coordonné par le Conseil national de la recherche espagnole, avec TU Darmstadt, l’université publique de Navarre (UPNA), l’Association de l’industrie de Navarre, Tecnalia, KU Leuven, Microlight3D et PoliTO.
2. Béton dont la structure est conçue à l’échelle microscopique.
