La nanocellulose, une alternative écologique pour le refroidissement

La demande mondiale en énergie à destination de la climatisation a connu une augmentation significative au 21ème siècle. Une équipe de chercheurs chinois a récemment introduit une technologie de refroidissement durable et respectueuse de l’environnement. Cette innovation pourrait ainsi contribuer à la réduction de la consommation d’énergie.

Notamment, l’utilisation de climatiseurs et de ventilateurs électriques représente près de 20% de la consommation d’électricité totale d’un bâtiment. L’exploration de technologies de refroidissement durables et respectueuses de l’environnement offre des perspectives prometteuses pour lutter contre le réchauffement climatique et réduire la consommation d’énergie.

Une technologie de refroidissement basée sur la nanocellulose

Dans une étude publiée dans le journal KeAi, Journal of Bioresources and Bioproducts, une équipe de chercheurs chinois a présenté un film de refroidissement radiatif à base de nanocellulose à la fois modulable et résistant à la poussière.

« En raison de sa forte émissivité dans la fenêtre de transparence atmosphérique (λ≈ 8-13 µm), la cellulose a été identifiée comme un candidat viable pour le refroidissement radiatif », explique l’auteur principale de l’étude, Chenyang Cai, professeur associé à la Faculté des sciences des matériaux et de l’ingénierie de l’Université forestière de Nanjing. « Cependant, les systèmes de refroidissement à base de cellulose conventionnels présentent souvent une réflectivité solaire insuffisante et une susceptibilité à la contamination par la poussière externe, ce qui entraîne une diminution de l’efficacité du refroidissement diurne. »

Un matériau de refroidissement passif à base de nanocellulose

L’équipe a donc développé un matériau de refroidissement passif écologique connu sous le nom de film d’aérogel de nanocellulose. Ce matériau offre une dispersion solaire robuste et une émissivité infrarouge, le rendant très efficace pour le refroidissement passif pendant l’été.

« La scalabilité du film d’aérogel de nanocellulose est obtenue par des techniques de lyophilisation et de pressage à chaud. Cette solution de refroidissement cellulosique pionnière peut fournir une réduction de température sous-ambiante de 6,9°C sous la lumière directe du soleil dans des conditions chaudes tout en présentant également des propriétés répulsives à la poussière », explique Chenyang Cai.

Vers la neutralité carbone

Ces matériaux de refroidissement passif durables, présentant des caractéristiques optiques favorables et une hydrophobie, fournissent des informations plus approfondies sur le développement de matériaux de régulation thermique de nouvelle génération, contribuant à la réalisation de la neutralité carbone.

Il est à noter que la plupart des refroidisseurs radiatifs diurnes utilisent des matériaux à base de pétrole et de métaux lourds, contribuant à la pollution atmosphérique secondaire. De plus, leur performance de refroidissement en été chaud nécessite une amélioration.

En synthèse

« Nous espérons que notre étude ouvre de nouvelles voies pour les scientifiques afin d’explorer davantage les matériaux à base de cellulose pour la régulation thermique, abordant ainsi le problème de la consommation d’énergie élevée », conclut Chenyang Cai.

Cette recherche marque une étape importante dans la recherche de solutions de refroidissement durables et respectueuses de l’environnement, qui pourraient avoir un impact significatif sur notre lutte contre le réchauffement climatique.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le film d’aérogel de nanocellulose ?

C’est un matériau de refroidissement passif écologique développé par une équipe de chercheurs chinois. Il offre une dispersion solaire robuste et une émissivité infrarouge, le rendant très efficace pour le refroidissement passif pendant l’été.

Comment est-il fabriqué ?

La scalabilité du film d’aérogel de nanocellulose est obtenue par des techniques de lyophilisation et de pressage à chaud.

Quels sont les avantages de ce matériau ?

Il peut fournir une réduction de température sous-ambiante de 6,9°C sous la lumière directe du soleil dans des conditions chaudes tout en présentant également des propriétés répulsives à la poussière.

Quel est l’impact environnemental de ce matériau ?

Il s’agit d’un matériau de refroidissement passif durable qui contribue à la réalisation de la neutralité carbone. Il ne contribue pas à la pollution atmosphérique secondaire comme le font la plupart des refroidisseurs radiatifs diurnes qui utilisent des matériaux à base de pétrole et de métaux lourds.

Quelles sont les perspectives futures de ce matériau ?

Les chercheurs espèrent que leur étude ouvrira de nouvelles voies pour explorer davantage les matériaux à base de cellulose pour la régulation thermique, abordant ainsi le problème de la consommation d’énergie élevée.

Chenyang Cai, Journal of Bioresources and Bioproducts, KeAi

Légende illustration principale : Schéma de refroidissement passif basé sur un refroidisseur radiatif en nanocellulose. Credit: Journal of Bioresources and Bioproducts

Article : « Large scalable, ultrathin and self-cleaning cellulose aerogel film for daytime radiative cooling » – DOI: 10.1016/j.jobab.2023.06.004