Bois haute technologie révolutionnaire : -10°C et -60% coûts climatisation

Un nouveau type de bois reflète la lumière du soleil et rayonne l'excès de chaleur. La résistance mécanique par poids de ce nouveau bois est 3 fois supérieure à l'acier. Il pourrait faire baisser la température d'un bâtiment jusqu'à 10°C, réduisant de 60% les coûts de climatisation.

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. La climatisation et le chauffage représentent à eux seuls 48% de cette consommation d'énergie.

Selon la 2ème 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 climatisation.

Maintenant, des chercheurs de l'Université du Maryland et de l'Université du Colorado ont découvert une solution unique qui semble tout gérer en utilisant un matériau bois qui reflète la lumière du soleil et rayonne l'excès de chaleur.

Fabrication du nouveau bois

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

Au lieu d'utiliser de la peinture ou des feuilles plastiques, l'équipe de recherche a essayé de reproduire de tels comportements dans des matériaux en bois. Le bois comprend deux éléments majeurs :

1. La cellulose qui forme des structures longues comme des pailles
2. La 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, c'est pourquoi les chercheurs ont choisi d'éliminer 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 liaisons hydrogène.

Cela a abouti à un matériau 8 fois plus résistant que le bois naturel. En fait, la résistance mécanique par poids de ce nouveau matériau est plus de 3 fois supérieure à 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, refléchissant presque tous les rayons entrants. Bien qu'il ne rayonne pas la chaleur aussi efficacement que les feuilles plastiques, il pourrait vraiment faire une grande différence.

Échantillon du nouveau bois | Crédit : UMD

S'il est fixé sur l'extérieur d'un bâtiment, le bois pourrait réduire la température jusqu'à 10°C, réduisant de 60% les coûts de climatisation. Ce qui est encore 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.

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