Du bois transparent qui absorbe, stocke et libère la chaleur !

Le bois peut sembler plus adapté aux habitations classiques que dans l’architecture moderne, mais un type de bois spécialement traité pourrait être le matériau de construction de demain.

Les scientifiques ont mis au point un nouveau type de bois transparent qui non seulement transmet la lumière, mais aussi absorbe et libère de la chaleur, ce qui permettrait de réduire sa facture énergétique. Le matériau est en mesure de supporter de lourdes charges et reste biodégradable, ce qui ouvre la porte à son utilisation éventuelle dans des maisons et autres bâtiments écologiques.

« En 2016, nous avons montré que le bois transparent possédait d’excellentes propriétés d’isolation thermique par rapport au verre, combinées à une transmission optique élevée« , explique Céline Montanari, doctorante. « Dans ce travail, nous avons essayé de réduire encore plus la consommation d’énergie du bâtiment en incorporant un matériau qui peut absorber, stocker et libérer la chaleur. »

Au fur et à mesure que le développement économique progresse dans le monde entier, la consommation d’énergie a grimpé en flèche. Une grande partie de cette énergie est utilisée pour éclairer, chauffer et refroidir les maisons, les bureaux et autres bâtiments. Les fenêtres en verre peuvent transmettre la lumière, aidant à éclairer et à chauffer les maisons, mais elles n’emmagasinent pas l’énergie pour l’utiliser lorsque le soleil se couche.

Il y a trois ans, le chercheur Lars Berglund, Ph.D., et ses collègues du KTH Royal Institute of Technology de Stockholm, en Suède, ont signalé la présence d’un bois optiquement transparent dans la revue Biomacromolecules de ACS. Les chercheurs ont fabriqué le matériau en retirant un composant absorbant la lumière appelé lignine des parois cellulaires du balsa. Pour réduire la diffusion de la lumière, ils ont incorporé de l’acrylique dans les parois en bois poreux. L’équipe pouvait voir à travers le matériau, mais il était assez translucide pour assurer une certaine intimité s’il était utilisé comme matériau de construction majeur. Le bois transparent avait également des propriétés mécaniques favorables, lui permettant de supporter de lourdes charges.

S’appuyant sur ces travaux, les chercheurs ont ajouté un polymère appelé polyéthylène glycol (PEG) au bois délignifié. « Nous avons choisi le PEG en raison de sa capacité à stocker la chaleur, mais aussi en raison de sa grande affinité pour le bois« , explique M. Montanari. « À Stockholm, il y a un très vieux navire appelé Vasa, et les scientifiques ont utilisé du PEG pour stabiliser le bois. Nous savions donc que le PEG peut aller très en profondeur dans les cellules du bois. »

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Connu sous le nom de « matériau à changement de phase », le PEG est un solide qui fond à une température de 80°F (27°C) et stocke de l’énergie durant le processus. La température de fusion peut être ajustée en utilisant différents types de PEG. « Pendant une journée ensoleillée, le matériau absorbera la chaleur avant d’atteindre l’espace intérieur, et ce dernier sera plus frais qu’à l’extérieur« , explique Montanari. « Et la nuit, c’est l’inverse qui se produira : le PEG devient solide et libère de la chaleur à l’intérieur pour que vous puissiez maintenir une température constante dans la maison. »

L’équipe a encapsulé du PEG dans la parois en bois délignifié, ce qui a empêché la fuite du polymère pendant les transitions de phase. Ils ont également incorporé de l’acrylique dans le matériau pour le protéger de l’humidité. Comme la version précédente, le bois modifié était transparent, quoique légèrement translucide et résistant, mais il avait l’avantage supplémentaire d’emmagasiner la chaleur.

Les chercheurs soulignent que le bois transparent a le potentiel d’être plus respectueux de l’environnement que d’autres matériaux de construction tels que le plastique, le béton et le verre. En plus de ses capacités de stockage thermique, le bois transparent pourrait être plus facile à éliminer une fois qu’il aurait rempli sa fonction. « Le PEG et le bois sont à la fois biologiques et biodégradables« , note Berglund. « La seule partie qui n’est pas biodégradable est l’acrylique, mais elle pourrait être remplacée par un autre polymère biologique.« 

Maintenant, l’accent est mis sur la mise à l’échelle du processus de production pour qu’il soit réalisable industriellement. Les chercheurs estiment que le bois transparent pourrait être disponible pour des applications de niche en design d’intérieur d’ici cinq ans. Ils essaient également d’augmenter la capacité de stockage du matériau pour le rendre encore plus économe en énergie.