Plus résistant que l'acier, le bois high-tech le plus récent pourrait refroidir les bâtiments

• Un nouveau type de bois réfléchit la lumière du soleil et évacue l'excès de chaleur.
• La résistance mécanique au poids de ce bois neuf est 3 fois plus résistante que l'acier.
• Cela pourrait faire baisser la température d'un bâtiment jusqu'à 10 °C, réduisant ainsi les coûts de refroidissement de 60 %.

Aux États-Unis, les bâtiments représentent près de 70 % de la consommation d'électricité, générant une facture énergétique nationale annuelle de plus de 430 milliards de dollars. Le refroidissement et le chauffage représentent à eux seuls 48 % de cette consommation d'énergie.

Selon la 2e loi de la thermodynamique, le refroidissement est plus difficile que le chauffage. Jusqu'à présent, les scientifiques ont mis au point diverses techniques sur la façon de gérer la production de béton et d'acier et divers schémas de refroidissement passif pour réduire les coûts de refroidissement.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université du Maryland et de l'Université du Colorado ont découvert une solution unique qui semble tout gérer à l'aide d'un matériau en bois qui réfléchit la lumière du soleil et évacue l'excès de chaleur.

Fabriquer du nouveau bois

La plupart des matériaux absorbent la chaleur et l'émettent sous forme de photons dans le proche infrarouge (IR). Ces photons sont ensuite absorbés par les molécules d'air environnantes, ce qui rend la zone chaude. Au cours des deux dernières années, les scientifiques ont développé des peintures et des films plastiques qui captent la chaleur et l'émettent à des longueurs d'onde infrarouges moyennes plus longues. Dans ce cas, les photons déversent leur chaleur dans l'espace lointain, et comme l'air n'absorbe pas ces longueurs d'onde, la zone environnante reste froide.

Au lieu d'utiliser n'importe quelle peinture ou feuille de plastique, l'équipe de recherche a essayé d'imiter de tels comportements dans les matériaux en bois. Le bois se compose de deux éléments principaux :

1. Cellulose qui forme de longues structures semblables à de la paille
2. Lignine qui se comporte comme un adhésif maintenant les brins de paille ensemble.

Référence :ScienceMag | DOI:10.1126/science.aau9101 | Université du Maryland

La lignine émet fortement des photons IR, les chercheurs ont donc choisi de retirer cet élément du bois. Pour ce faire, ils ont trempé le bois dans une solution de peroxyde d'hydrogène. Ils ont ensuite compressé le bois traité chimiquement, ce qui a conduit à la formation d'un maillage dense de liaison hydrogène.

Il en est résulté un matériau 8 fois plus résistant que le bois naturel. En effet, la résistance mécanique au poids de ce nouveau matériau est plus de 3 fois supérieure à celle de l'acier. Le test de rayure a prouvé que le bois ne peut pas être facilement endommagé tandis que le test de compression a montré qu'il peut supporter plus de poids que le bois naturel.

Efficacité

En éliminant la lignine, le bois devient blanc, réfléchissant presque tous les rayons entrants. Bien qu'il ne diffuse pas la chaleur aussi efficacement que les feuilles de plastique, cela pourrait vraiment faire une grande différence.

Échantillon de bois neuf | Crédit : UMD

S'il est fixé à l'extérieur d'un bâtiment, le bois pourrait réduire la température jusqu'à 10 °C, réduisant ainsi de 60 % les coûts de refroidissement. Ce qui est plus impressionnant, c'est que la nanotechnologie est uniquement basée sur le bois; il n'y a pas d'autres composants (tels que des polymères) impliqués.

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Cependant, le nouveau bois est inflammable et beaucoup moins durable que les matériaux de toiture standard, tels que les bardeaux d'asphalte. De plus, cela pourrait être coûteux et les économies d'énergie potentielles pourraient ne pas compenser les dépenses.