Selon une nouvelle étude, une équipe internationale de scientifiques a mis au point un matériau biodégradable qui pourrait réduire la consommation mondiale d’énergie sans utiliser d’électricité.
Le métafilm bioplastique, qui peut être appliqué sur les bâtiments, les équipements et d’autres surfaces, refroidit passivement les températures jusqu’à 9,2 °C lors des pics d’ensoleillement et réfléchit près de 99 % des rayons du soleil.
Mis au point par des chercheurs de l’université de Zhengzhou, en Chine, et de l’université d’Australie-Méridionale (UniSA), ce nouveau film est un matériau durable qui pourrait réduire la consommation d’énergie des bâtiments de 20 % par an dans certaines des villes les plus chaudes du monde.
Yangzhe Hou, doctorant à l’UniSA, explique que le métafilm refroidissant représente une percée dans l’ingénierie des matériaux durables qui pourrait aider à lutter contre l’augmentation des températures mondiales et des villes les plus chaudes.
« Notre métafilm offre une alternative écologique à la climatisation, qui contribue de manière significative aux émissions de carbone », indique Yangzhe Hou, également de l’université de Zhengzhou.
« Le matériau réfléchit la quasi-totalité du rayonnement solaire, mais permet également à la chaleur interne du bâtiment de s’échapper directement dans l’espace. Cela permet au bâtiment de rester plus frais que l’air ambiant, même en cas d’ensoleillement direct. »
Le film reste performant même après une exposition prolongée à des conditions acides et à la lumière ultraviolette, deux obstacles majeurs qui ont historiquement entravé les matériaux biodégradables similaires.
Fabriqué à partir d’acide polylactique (PLA) – un bioplastique commun dérivé des plantes – le métafilm est fabriqué à l’aide d’une technique de séparation à basse température qui réfléchit 98,7 % de la lumière du soleil et minimise le gain de chaleur.
« Contrairement aux technologies de refroidissement conventionnelles, ce métafilm ne nécessite ni électricité ni système mécanique », précise le Dr Xianhu Liu de l’université de Zhengzhou, coauteur de l’étude.
« La plupart des systèmes de refroidissement radiatif passif existants reposent sur des polymères ou des céramiques d’origine pétrochimique qui posent des problèmes environnementaux. En utilisant du PLA biodégradable, nous présentons une alternative verte qui offre une réflectance solaire élevée, une forte émission thermique, la durabilité et la pérennité. »
Dans des applications réelles, le métafilm a montré une baisse de température moyenne de 4,9 °C pendant la journée et de 5,1 °C pendant la nuit. Des essais sur le terrain menés en Chine et en Australie ont confirmé sa stabilité et son efficacité dans des conditions environnementales difficiles. Même après 120 heures passées dans un acide fort et l’équivalent de huit mois d’exposition aux UV en plein air, le métafilm a conservé une puissance de refroidissement allant jusqu’à 6,5 °C.
Plus important encore, les simulations ont révélé que le métafilm pouvait réduire la consommation annuelle d’énergie de 20,3 % dans des villes comme Lhassa, en Chine, en réduisant la dépendance à l’égard de l’air conditionné.
« Il ne s’agit pas seulement d’une réussite à l’échelle du laboratoire », commente pour sa part le professeur Jun Ma de l’université d’Australie-Méridionale, coauteur de l’étude. « Notre film est modulable, durable et entièrement dégradable », ajoute-t-il.
« Cette recherche vise à contribuer au développement durable en réduisant la dépendance aux combustibles fossiles et en explorant des voies possibles pour améliorer le confort humain tout en minimisant l’impact sur l’environnement. »
Cette découverte permet de relever un défi majeur dans ce domaine : comment concilier un refroidissement performant et une dégradation respectueuse de l’environnement.
Les chercheurs étudient à présent les possibilités de fabrication à grande échelle et les applications potentielles dans les bâtiments, les transports, l’agriculture, l’électronique et le domaine biomédical, notamment le refroidissement des pansements.
L’article : « A structural bioplastic metafilm for durable passive radiative cooling » est publié dans Cell Reports Physical Science et leurs auteurs : Yangzhe Hou, Yamin Pan, Xianhu Liu, Jun Ma, Chuntai Liu and Changyu Shen. DOI: 10.1016/j.xcrp.2025.102664
