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"Innovations dans le secteur de la construction et l’occupation des bâtiments (39 % des émissions de CO2) : refroidissement radiatif passif de jour pour le refroidissement durable des bâtiments, bétons/ciments “auto-refroidissants”" par Jacques Hallard

mercredi 24 septembre 2025, par Hallard Jacques

ISIAS Bâtiments Constructions Béton

Innovations dans le secteur de la construction et l’occupation des bâtiments (39 % des émissions de CO2) : refroidissement radiatif passif de jour pour le refroidissement durable des bâtiments, bétons/ciments “auto-refroidissants”

Jacques Hallard , Ingénieur CNAM, site ISIAS – 24/09/2025

Plan du document : Préambule Introduction Sommaire Auteur


Préambule

Quelques informations préliminaires pour ce dossier proposé à titre didactique

Refroidissement radiatif passif de jour (RRPJ), en anglais PDRC (Passive daytime radiative cooling, a solar radiation management strategy to reverse global warming.)

Dossier : Rayonnement thermique — Culture Sciences Physique

« Le refroidissement radiatif diurne est un procédé de refroidissement passif nécessitant des revêtements très réfléchissants dans le visible et fortement absorbants dans l’infrarouge. De la laine de verre constituée de fibres extrêmement fines de silice permet d’obtenir des puissances de refroidissement proches du maximum théorique à un coût potentiellement très bas » - Auteurs : Karl Joulain*, Refet Ali Yalçin, Jérémie Drévillon, Etienne Blandre - Institut Pprime, CNRS, Université de Poitiers, ISAE-ENSMA, 86073 Poitiers Cedex - *karl.joulain@univ-poitiers.fr – Source : https://www.photoniques.com/articles/photon/pdf/2020/06/photon2020105p28.pdf

Le refroidissement radiatif passif de jour : c’est un phénomène par lequel une surface se refroidit spontanément en réfléchissant le rayonnement solaire d’où il provient. Contrairement aux systèmes CVC, (Chauffage, ventilation et climatisation, un acronyme utilisé dans le BTP) qui ont un effet de chauffage net tout en émettant des hydrofluorocarbures, le RRPJ est une solution écologique qui réduira considérablement les dépenses énergétiques et fournira un refroidissement sans électricité partout sur la planète. Plus de 80 % de l’énergie rayonnée s’échappe de l’atmosphère terrestre à l’intérieur de la fenêtre de transparence infrarouge (8-13 μm)… - Source : https://www.chillskyn.com/fr

Cette fenêtre de transparence coïncide avec les longueurs d’onde du rayonnement thermique à des températures ambiantes typiques. En utilisant ce phénomène, un corps peut être refroidi simplement parce que sa chaleur est évacuée par rayonnement vers l’espace.

NB. On parle bien de refroidissement passif : le matériau renvoie le soleil et rayonne sa chaleur vers le “fenêtre atmosphérique” (8–13 µm), sans énergie externe. Ce n’est pas un “climatiseur”, mais ça abaisse la température de surface et réduit la charge de climatisation. PMCScience

Quelles sont les applications du refroidissement radiatif passif ? - Le PDRC est utilisé pour le refroidissement des espaces intérieurs, le refroidissement urbain extérieur, l’efficacité des cellules solaires et le refroidissement des condenseurs des centrales électriques, entre autres. Pour les applications extérieures, la durabilité du PDRC est une exigence importante…

Vidéos suggérées :

Innovations Rafraîchissantes : L’avenir de la technologie de refroidissement - 12 minutes en français Globe Oculaire Technologique > https://www.youtube.com/watch?v=ORhHYeviES4

« Passive Daytime Radiative Cooling : 100% Free cooling » - 6 minutes 24 en anglais suggérée : > https://www.youtube.com/watch?v=LGhrevG6Rfs

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Introduction

Ce dossier traite de la notion de refroidissement radiatif diurne passif, « des super-refroidisseurs économes en énergie pour la climatisation passive, une solution à la surconsommation énergétique », ainsi que « des nouveaux ciments qui permettent aux bâtiments de se refroidir eux-mêmes » … et une synthèse sur le poids du ciment dans les émissions mondiales de CO₂ en comparaison avec d’autres grands secteurs d’activités

Les articles sélectionnés pour ce dossier sont mentionnés avec leurs accès dans le sommaire ci-après

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Sommaire

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§§§

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8f/Erbe.gif/250px-Erbe.gif

Intensité du rayonnement thermique provenant des nuages, de l’atmosphère et de la surface de la Terre (données ERBS, avril 1985).

Sur Terre{{}}

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/Yakhchal_of_Yazd_province.jpg/250px-Yakhchal_of_Yazd_province.jpg

Yakhtchal iranien, combinant isolation thermique, refroidissement par évaporation et refroidissement radiatif au niveau de son alimentation en eau (ici, dans la province de Yazd).

Fenêtre atmosphérique de rayonnement thermique

Le rayonnement infrarouge peut traverser l’air sec et clair dans la gamme de longueurs d’onde de 8 à 13 µm. Les matériaux capables d’absorber de l’énergie et de la rayonner dans ces longueurs d’onde présentent un fort effet de refroidissement. Les matériaux qui peuvent également refléter 95 % ou plus du rayonnement solaire dans la plage de 200 nm à 2,5 μm peuvent présenter un refroidissement même en plein soleil[2].

L’existence de cette fenêtre de rayonnement a été utilisée de manière empirique en Inde pour produire de la glace par refroidissement nocturne avant l’invention du réfrigérateur : on versait de l’eau dans un plateau en céramique peu profond disposé en extérieur et exposé au ciel nocturne, le fond et les bords étant isolés thermiquement avec une épaisse couche de foin ; pour peu que l’air soit calme et proche de 0 °C, le rayonnement radiatif de l’eau était suffisant pour lui permettre de geler sans être réchauffé par son environnement[3]. En Iran, les yakhtchal utilisaient ce phénomène pour fonctionner comme réfrigérateurs naturels [4].

Principe des revêtements à refroidissement radiatif{{}}

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b6/Rayburn_Cool_Roof_%2829093242205%29.jpg/250px-Rayburn_Cool_Roof_%2829093242205%29.jpg

Dalles à refroidissement radiatif installées sur le toit de Rayburn House, à Washington, D.C..

Les revêtements à refroidissement radiatif combinent une réflectance solaire élevée avec une exitance infrarouge élevée, réduisant ainsi simultanément le gain de chaleur solaire et augmentant l’évacuation de la chaleur par rayonnement. Le refroidissement radiatif offre ainsi un potentiel de refroidissement passif pour les bâtiments résidentiels et commerciaux [5]. Les refroidisseurs radiatifs les plus courants sur les bâtiments sont les revêtements pour toitures peints en blanc, qui présentent une réflectance solaire et une exitance infrarouge atteignant respectivement 0,94 et 0,98 [6] ; ces grandeurs évoluent cependant dans le temps au gré du vieillissement des matériaux et des intempéries auxquelles ils sont soumis, et ne sont généralement pas maximisées en même temps pour un matériau donné. La réflectance solaire des peintures provient de la diffusion des ondes visibles par les pigments diélectriques contenus dans la résine polymère de la peinture, tandis que l’exitance provient de la résine polymère elle-même. Cependant, dans la mesure où les peintures blanches les plus courantes, à base de dioxyde de titane et d’oxyde de zinc, absorbent également les rayonnements ultraviolets, la réflectance solaire de ces peintures ne dépasse pas 0,95.

Réalisations techniques{{}}

En 2014 a été publié le premier revêtement à refroidissement radiatif réalisé à l’aide d’une structure multicouche qui émet dans l’espace des rayonnements infrarouges de grande longueur d’onde et peut se refroidir jusqu’à 5 °C en-dessous de la température ambiante en plein soleil[7]. Des recherches ultérieures ont permis de produire des revêtements polymères poreux pouvant être peints et dont les ports diffusent la lumière du soleil pour donner une réflectance de 0,96 à 0,99 et une exitance thermique de 0,97[8]. Les expériences en plein soleil ont montré un refroidissement du revêtement de 6 °C en-dessous de la température ambiante avec une puissance de refroidissement de 96 W/m2.

Il existe d’autres approches de mise en œuvre du refroidissement radiatif, comme le dépôt de couches diélectriques sur des miroirs métalliques [9] ou le dépôt de polymères ou de composites sur des couches d’argent ou d’aluminium. En 2015 a été publiée la réalisation de couches de polymères argentées présentant une réflectance solaire de 0,97 et une exitance thermique de 0,96 et qui demeurent 11 °C plus froides que les peintures blanches commerciales sous un soleil de plein été [10]. Des recherches sont également réalisées sur l’inclusion de particules diélectriques de silice ou de carbure de silicium dans des polymères translucides aux longueurs d’onde du rayonnement solaire avec une émissivité dans l’infrarouge [11],[12]. Une réalisation de ce concept a été publiée en 2017 avec des microsphères de silice polaire incluses aléatoirement dans une matrice polymère[13]. Ce matériau est translucide au rayonnement solaire et présente une émissivité dans la fenêtre de transmission atmosphérique infrarouge de 0,93 ; déposé sur une peinture argentée, il permet d’atteindre en plein soleil une puissance de refroidissement radiatif de 93 W/m2.

En avril 2021 a été publiée la réalisation d’une peinture acrylique blanche à base de sulfate de baryum avec du diméthylformamide atteignant une réflectance de 98,1 % et une émissivité de 0,95 dans la fenêtre atmosphérique de rayonnement thermique, tandis que les couches minces de nanoparticules de BaSO4 atteignaient une réflectance de 97,6 % pour une émissivité de 0,96 dans la fenêtre atmosphérique infrarouge, permettant un fonctionnement 4,5 °C sous la température environnante et une puissance de refroidissement radiatif de 117 W/m2[14], ce qui avait fait l’objet d’un dépôt de brevet en 2018[15].

Dans l’espace{{}}

Les boucliers thermiques des véhicules spatiaux ou des engins hypersoniques peuvent mettre en œuvre un refroidissement radiatif à travers le dépôt d’un matériau à émissivité élevée comme le disiliciure de molybdène MoSi2 sur une céramique ultraréfractaire[16]. Dans ce genre d’applications, une émissivité totale généralement comprise entre 0,8 et 0,9 doit être maintenue même dans une gamme de températures élevées. La loi de Planck indique que, lorsque la température croît, le maximum d’émission du corps noir se déplace vers les longueurs d’onde plus courtes, c’est-à-dire vers les fréquences plus élevées, ce qui conditionne le choix des matériaux devant être utilisées à ces températures. En plus de permettre un refroidissement radiatif efficace, les systèmes de boucliers thermiques radiatifs doivent être tolérants aux dommages matériels et intégrer des fonctions d’autoréparation à travers la formation de verres visqueux à haute température.

Source avec Notes et références > https://fr.wikipedia.org/wiki/Refroidissement_radiatif

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  • Rétrospective – Chine – « Construire un avenir pour le futur » – Traduction du 26 août 2025 par Jacques Hallard d’un article du 22 août 2019 intitulé 打造面向未来的未来
    最近有很多关于气候变化和如何应对气候变化的讨论。其中一个经常被忽视的重要领域就是建筑环境。根据联合国《2018 年全球状况报告》，全球建筑物和建筑行业（包括建筑物的建造和使用）约占所有能源相关二氧化碳排放量的 39%，占最终能源使用量的 36%。

FR - Le changement climatique et les solutions pour y faire face ont récemment fait l’objet de nombreux débats. L’environnement bâti est un domaine crucial, souvent négligé. Selon le Rapport sur la situation mondiale 2018 des Nations Unies, les bâtiments et le secteur de la construction (y compris la construction et l’occupation des bâtiments) représentent environ 39 % des émissions de CO2 liées à l’énergie et 36 % de la consommation énergétique finale.

#S Durabilité #S 可持续性

Référence : https://ctp.eu/zh_cn/news/building-a-future-proof-future/

À lui seul, le secteur de la construction est responsable de plus de 10 % des émissions mondiales de CO2. 2

Cela représente cinq fois les émissions du transport aérien mondial. L’un des principaux contributeurs à cette importante empreinte carbone est le béton et son principal ingrédient, le ciment. Si l’industrie mondiale du ciment était un pays, elle serait le troisième plus grand émetteur de CO2, derrière la Chine et les États-Unis.

La bonne nouvelle est qu’une refonte radicale de l’environnement bâti est en cours afin de réduire significativement son empreinte carbone et de passer du modèle actuel à un système durable en circuit fermé.

Bonnes nouvelles{{}}

Pour rendre l’environnement bâti durable aujourd’hui et demain, nous progressons considérablement dans le développement et la commercialisation d’une large gamme de nouveaux matériaux et méthodes. Cela inclut des ciments et bétons écologiques de nouvelle génération qui non seulement réduisent radicalement les émissions de carbone, mais ont également le potentiel de rendre le béton carbone négatif à long terme. Des équipes du monde entier mènent également des travaux pionniers sur des bétons alternatifs spécialisés capables, par exemple, de capter, stocker et transmettre l’énergie solaire (électricité ou lumière) sans coûts d’exploitation ni émissions nocives.

Les matériaux naturels comme le bois sont également repensés pour améliorer l’environnement bâti. Les progrès de la technologie du bois d’ingénierie ont rendu la construction d’immeubles de grande hauteur avec des poutres en bois d’ingénierie plutôt qu’en acier non seulement structurellement réalisable, mais aussi économiquement viable. Le bois d’ingénierie offre également d’autres avantages, notamment la capture du carbone, le refroidissement passif et les bienfaits des matériaux naturels pour la santé.

De plus, les avancées en nanotechnologie permettent la généralisation des façades autorégulatrices, tandis que les avancées en matière de systèmes CVC permettent de réduire considérablement la consommation d’énergie. Aucune solution unique n’est la panacée. Dans ce contexte, plus il y a de bonnes idées, mieux c’est. Verdir la jungle du béton : le béton est partout. Chaque année, le monde consomme plus de 10 milliards de tonnes de béton, ce qui en fait le matériau synthétique le plus utilisé sur Terre et la deuxième substance la plus consommée après l’eau.

Pour répondre à la demande mondiale croissante de béton, plus de 4,5 milliards de tonnes de ciment sont actuellement produites chaque année. La production de ciment – ​​du moins le ciment Portland, actuellement la norme dans la plupart des industries – est un processus énergivore qui émet d’importantes quantités de dioxyde de carbone.

La principale source d’émissions de carbone est la production de clinker, qui nécessite de chauffer le calcaire à des températures pouvant atteindre 1.500 degrés Celsius, soit environ deux fois la température de la roche en fusion. Si l’énergie utilisée provient principalement des combustibles fossiles, jusqu’à 60 % des émissions de carbone proviennent des réactions chimiques qui se produisent lors de la production de clinker.

Ciment respectueux de l’environnement{{}}

Une solution pour le ciment consiste à remplacer le clinker par un autre matériau plus inoffensif. Des chercheurs de l’Université de Princeton ont démontré qu’il est possible de créer un matériau similaire au ciment à partir de sous-produits recyclés d’activités industrielles, notamment des scories d’acier, des cendres volantes de centrales à charbon et certaines argiles. Bien que cette technologie soit encore en phase de développement, elle présente l’avantage supplémentaire de recycler les déchets industriels et de limiter les émissions de carbone, réduisant ainsi potentiellement les émissions de CO₂. Comparé à la production de ciment Portland traditionnel, cela pourrait réduire les émissions jusqu’à 80 %.

Une autre solution potentielle, développée au Laboratoire de chimie des matériaux de construction de l’UCLA, est une substance unique, semblable au ciment, créée en recyclant le dioxyde de carbone issu des émissions industrielles sans autre traitement.

L’équipe de l’UCLA a baptisé ce matériau « CO₂N-CRETE ». Il est obtenu en extrayant le CO₂ capté des gaz de combustion et en le combinant à d’autres éléments pour déclencher une réaction chimique. Le matériau est ensuite fabriqué à l’aide d’une imprimante 3D. Actuellement, le projet pilote permet de produire 10 tonnes par jour ; dans un deuxième temps, la production quotidienne sera portée à 100 tonnes.

Au Royaume-Uni, des chercheurs de l’Université d’Aberdeen développent un dispositif appelé « Carbon Capture Machine ». Cet appareil peut capter le CO₂, le convertir en électricité et le transformer en un matériau capable de remplacer le carbonate de calcium broyé, un autre ingrédient à forte intensité de CO₂ utilisé dans la production de béton. Bien que cette technologie n’en soit qu’à ses débuts, elle pourrait jouer un rôle important dans l’élimination des émissions de CO₂ liées à la production de béton.

Réparer les fissures{{}}

L’un des principaux problèmes du béton moderne est sa durabilité. De nombreuses structures en béton modernes commencent à se détériorer au bout de 50 ans. Les réparations sont coûteuses et de nombreuses structures sont démolies sans recyclage efficace. Mais que se passerait-il si le béton pouvait se réparer tout seul ?

L’idée n’est pas farfelue : il y a plus de 2.000 ans, les Romains ont mis au point un béton auto-cicatrisant qui a résisté à l’épreuve du temps. De nouvelles analyses révèlent que les Romains utilisaient un mélange de cendres et de roches volcaniques, de chaux et d’eau de mer pour créer leur béton. Bien que la science moderne n’ait pas réussi à reproduire ce procédé, il a permis la croissance d’un minéral hydrothermal rare, rendant le béton plus résistant au fil du temps.

Aujourd’hui, les chercheurs développent des solutions de ciment auto-cicatrisant pour répondre aux exigences du monde moderne. Une équipe de recherche de l’Université de Delft, aux Pays-Bas, a mis au point un mélange de béton infusé de bactéries qui permet au ciment de réparer les fissures par lui-même. Exposées à l’air et à l’eau, les bactéries forment naturellement du calcaire. Ce nouveau matériau non seulement élimine les réparations coûteuses, mais renforce également les structures en béton au fil du temps. Ce matériau peut être utilisé non seulement pour les nouvelles constructions, mais aussi pour la réparation des structures existantes. Avant d’être ajoutés au ciment, les flocs bactériens sont mélangés à un gel spécial, permettant au processus d’auto-cicatrisation de se poursuivre pendant des siècles.

Est-ce que tu vois la lumière ?{{}}

Une autre innovation révolutionnaire dans le secteur du ciment et du béton est le développement du ciment luminescent ou phosphorescent, qui brille dans le noir et possède une large gamme d’applications.

Des chercheurs mexicains ont mis au point un mélange de ciment qui absorbe et stocke la lumière du soleil pendant la journée, puis émet une lueur (actuellement bleue ou verte) pendant 12 heures la nuit. Ce matériau, utilisant uniquement l’énergie solaire absorbée pendant la journée, pourrait éclairer les autoroutes, les pistes cyclables, les bâtiments, etc.. Sa durée de vie pourrait atteindre 100 ans.

L’équipe de recherche a mis au point une méthode ingénieuse pour transformer la microstructure cristalline du ciment ordinaire (qui le rend opaque) en un gel qui absorbe et émet la lumière. Ce matériau est également écologique, car il est fabriqué à partir de sable, de poussière ou d’argile, et sa production ne produit que de la vapeur. Le projet a suscité un intérêt international et plusieurs entreprises ont déjà lancé la production.

Puissance dure{{}}

Une autre innovation prometteuse est le ciment conducteur. Il est déjà utilisé pour la mise à la terre électrique, la protection contre la foudre, les interférences électromagnétiques et la production thermoélectrique. Des groupes de recherche du monde entier étudient actuellement diverses méthodes pour améliorer la conductivité du ciment, ce qui pourrait propulser ses applications vers de nouveaux sommets.

Des chercheurs de l’Université de Leeds, au Royaume-Uni, ont mis au point un composé de ciment qui utilise des ions potassium pour conduire l’énergie. Ce composé permet aux structures en béton de stocker et de transmettre l’énergie sans fil, à la manière de batteries. Nos maisons et nos bureaux pourraient ainsi s’autoalimenter.

Une autre avancée majeure est un mélange de ciment infusé de graphène qui, selon son développeur, l’entreprise australienne Targa, agit comme un élément chauffant dans une cuisinière électrique. Les applications potentielles de ce béton « électrifié » sont immenses : des planchers chauffants aux routes et trottoirs chauffants, il pourrait offrir un moyen sûr et écologique de déneiger et de déglacer en hiver.

La possibilité la plus intéressante est peut-être que le ciment conducteur puisse exploiter l’énergie solaire absorbée par la surface en béton d’une autoroute ou d’un parking pour charger sans fil les véhicules électriques, soit pendant qu’ils sont en mouvement, soit lorsqu’ils sont garés.

Cette technologie révolutionnaire permettra aux véhicules électriques de remplacer les voitures et les camions qui brûlent des combustibles fossiles dans un avenir pas si lointain, éliminant ainsi une énorme source d’émissions de CO2.

Feroke à la rescousse ?{{}}

Ferrock, une substance révolutionnaire de couleur rouille, semblable au béton, mise au point par hasard par un chimiste environnemental américain il y a quelques années, est une substance simple mais remarquable. Composée principalement de limaille de fer et de silice (calcin), tous deux recyclables, Ferrock est un matériau de construction à bilan carbone négatif.

Les recherches sur le fonctionnement de ce matériau sont toujours en cours, mais pour l’essentiel, le CO₂, une source d’énergie renouvelable, réagit avec la rouille pour former du carbonate de fer, emprisonnant ainsi les gaz à effet de serre dans l’atmosphère. De plus, le procédé de production de Ferrock ne nécessite pas de températures élevées et peut être renforcé en eau de mer. Ferrock est cinq fois plus résistant que le ciment Portland et plus flexible, ce qui le rend plus adapté à l’activité sismique et aux processus industriels que le béton traditionnel. Ferrock est encore en phase de développement, mais sa production commerciale est attendue prochainement.

De la Terre à Mars, et retour à la Terre{{}}

Une équipe d’architectes et de designers aux États-Unis développe un prototype d’habitat pour soutenir la vie humaine sur Mars, et ils ont peut-être développé le matériau de construction durable ultime pour notre avenir sur Terre.

Le cabinet de design AI SpaceFactory a obtenu une subvention de 500.000 dollars de la NASA pour son prototype d’habitat martien, MARSHA. Ce concept futuriste utilise un matériau de construction sur mesure, le composite de basalte bio-polymère, issu de cultures agricoles comme le maïs et la canne à sucre et fabriqué grâce à la technologie d’impression 3D. La NASA a certifié ce matériau 50 % plus résistant et durable que le béton.

Inspirée par MARSHA, l’équipe s’est tournée vers le marché local et a conçu une version internationale de MARSHA, TERA, utilisant le même polymère végétal. TERA est une preuve de concept pour l’architecture du futur. Ce matériau de construction est 100 % recyclable et compostable, tout en étant plus résistant et durable que le béton traditionnel.

Le bois est le nouveau béton{{}}

Le bois est un autre matériau de construction traditionnel qui est repensé au XXIe siècle. Les raisons de son retour en tant que matériau de construction sont multiples. Grâce à une gestion forestière appropriée, le bois est un matériau de construction durable qui absorbe et retient le dioxyde de carbone, tout en réduisant les émissions de CO2 dans l’atmosphère. .

Un changement majeur dans le monde du bois est le développement continu du bois d’ingénierie, un super-bois plus solide, plus léger et plus résistant au feu que l’acier et qui est maintenant décrit par certains architectes comme le béton du futur.

L’un des plus importants est le bois lamellé-croisé (CLT). Développé pour la première fois en Autriche dans les années 1990, le CLT est un panneau de contreplaqué fabriqué en assemblant des planches de différentes essences à angle droit. Les bâtiments en CLT peuvent être préfabriqués hors site avec une grande précision, ce qui permet de les assembler par emboîtement, comme des blocs de Lego, sur le chantier, avec une main-d’œuvre relativement réduite. La construction est rapide et facile, ce qui permet d’économiser du temps et de l’argent.

Bien que l’utilisation du bois d’ingénierie dans la construction ne soit pas nouvelle, son utilisation s’est accélérée ces dernières années. En 2003, la consommation mondiale de CLT n’était que de 2.000 mètres cubes. En 2018, elle a dépassé le million de mètres cubes…

Château en CLT{{}}

Actuellement, la plupart des CLT sont utilisés pour la construction d’immeubles résidentiels et industriels de faible et moyenne hauteur, notamment de bureaux et d’entrepôts. Cependant, avec la poursuite de l’utilisation du bois d’ingénierie et la révision des codes du bâtiment autorisant des structures en bois de plus grande hauteur, nous assisterons à une multiplication de gratte-ciels en bois jamais vus auparavant.

Le dernier prétendant au titre de plus haut bâtiment en bois du monde est la ‘Canada Earth Tower’, récemment annoncée à Vancouver. Ce bâtiment de 40 étages devrait accueillir 200 appartements et des jardins verticaux extérieurs. Le Canada dispose d’une importante réserve de bois durable, avec plus de 500 projets de moyenne hauteur en bois actuellement en construction.

Le Japon est un autre pionnier des gratte-ciel en bois. L’année dernière, Sumitomo Corporation a annoncé son intention de construire à Tokyo le plus haut gratte-ciel en bois du monde. Baptisé W350, cet édifice de 70 étages culminera à 350 mètres une fois terminé et sera construit à partir d’un mélange de bois et d’acier.

Outre ses qualités écologiques et économiques, le bois présente un autre avantage : il est apprécié. Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires, on sait depuis longtemps que le bois contribue au bien-être : il réduit le stress, améliore la qualité de l’air et favorise le bien-être général.

‘Nanowood’ est cool{{}}

Une autre innovation fascinante dans le domaine du bois est le « nanowood », développé par des chercheurs de l’Université du Maryland.

En tant que liquide de refroidissement passif, il a de vastes implications pour les bâtiments neufs et existants.

Sous ses airs de haute technologie, le nanobois est en réalité relativement simple : l’équipe de recherche a développé une méthode peu coûteuse qui utilise du bois recyclé ordinaire et élimine les composés qui le rendent brun et dur. Il en résulte un matériau semblable au bois, composé uniquement de nanofibres de cellulose et des espaces naturels des arbres vivants qui transportent l’eau et les nutriments. Ce matériau est ensuite comprimé pour lui redonner sa résistance, et des composés hydrophobes sont ajoutés pour le rendre hydrofuge.

Le résultat est un « bois » blanc éclatant qui réfléchit et dissipe efficacement la chaleur tout en restant incroyablement résistant : dix fois plus résistant que le bois et trois fois plus résistant que l’acier. Cette double propriété fait du nanobois un matériau de construction idéal, notamment pour les tuiles et les murs extérieurs. Des tests ont montré qu’il bloque la chaleur 10 % plus efficacement que le polystyrène ou l’aérogel de silice et qu’il est 30 fois plus durable. Sa nanostructure naturelle lui permet de maintenir une température inférieure de 4 °C à celle de l’air ambiant, même aux heures les plus chaudes de la journée.

 Le nanowood est peu coûteux à produire (environ 7 dollars le mètre carré actuellement), ce qui en fait un matériau idéal pour les nouvelles constructions comme pour la rénovation de bâtiments existants. Des études ont montré qu’il permettait de réduire les coûts énergétiques de plus de 20 % pour les bâtiments construits après 2004. Pour les bâtiments plus anciens, les économies sont encore plus importantes.

Regard vers l’avenir{{}}

Les villes modernes se caractérisent par leurs façades entièrement vitrées. Si ces bâtiments sont élégants et épurés, ils sont en réalité d’immenses serres chauffées par le soleil et nécessitent beaucoup d’énergie pour être refroidis.

Selon l’Agence internationale de l’énergie, l’énergie utilisée pour refroidir les bâtiments a doublé depuis 2000 et représente actuellement environ 14 % de la consommation énergétique totale. Le coût environnemental élevé des façades entièrement vitrées a suscité un mouvement croissant, des personnalités éminentes appelant à leur interdiction. Alors que ce débat se poursuit, de nouvelles avancées pourraient apporter une solution.

Mur extérieur homomorphe{{}}

Les façades statiques (autorégulatrices) pourraient changer la donne pour les bâtiments du futur.

Développé par une équipe d’architectes américains, ce système utilise un ruban de haute technologie tissé dans la cavité des fenêtres à double vitrage, capable de se rétracter ou de se dilater en fonction des variations de température extérieure. Fabriqué à partir d’un matériau polymère spécial appelé « diélectrique », ce ruban flexible nécessite une énergie minimale pour se polariser. Il réagit aux variations de température en se rétractant pour laisser passer la chaleur ou en se dilatant pour bloquer la lumière du soleil.

Forêt verticale{{}}

Un autre tournant pour les façades des bâtiments du futur est de les rendre véritablement écologiques. Un nombre croissant d’architectes et de promoteurs estiment que les jardins verticaux constituent un moyen idéal de réduire les coûts de climatisation tout en diminuant considérablement les émissions de CO2 et en purifiant l’air urbain.Le Bosco Verticale (Forêt Verticale) de Milan, conçu par Stefano Boeri Architetti et primé, en est un parfait exemple. Achevées en 2014, ces tours résidentielles jumelles, hautes respectivement de 116 et 76 mètres, abritent plus de 800 arbres et 14.000 plantes représentant plus de 100 espèces.

L’équipe a également remporté le contrat de conception de ‘Liuzhou Forest City’ en., le projet de forêt verticale le plus ambitieux au monde à ce jour. Ce projet prévoit de loger 30 000 personnes dans des appartements au sein d’une série de gratte-ciels végétalisés, abritant 40.000 arbres et un million de plantes.

Les arbres de la ville forestière de Liuzhou devraient absorber 10.000 tonnes de dioxyde de carbone par an, produire environ 900 tonnes d’oxygène et réduire de 57 tonnes les émissions de polluants atmosphériques. Le projet permettra de réduire la température moyenne de la région, de créer une barrière antibruit et de stimuler la biodiversité en créant des habitats pour les oiseaux et les insectes.

Contrôle climatique{{}}

Un développement moins visible mais tout aussi important dans l’environnement bâti est une avancée qui rend les systèmes de contrôle climatique des bâtiments existants exponentiellement plus efficaces.

Les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) utilisant l’échange thermique turbulent permettent à la plupart des bâtiments du monde de réguler leur climat intérieur. Ces systèmes contribuent largement à la consommation énergétique mondiale du bâtiment.

Une équipe conjointe de chercheurs chinois et américains fait sensation dans le monde du CVC grâce à une innovation relativement modeste, mais potentiellement majeure. L’équipe a ajouté un composé organique appelé HFE (le seul fluide utilisé dans certains systèmes d’échange de chaleur) à un système d’échange de chaleur à base d’eau pour observer le résultat.

Après trois années de recherche, les résultats sont impressionnants : l’équipe a déterminé que l’ajout de 1 % de HFE à un système CVC à échange de chaleur à base d’eau peut augmenter son efficacité de 500 %, car les gouttelettes de HFE dans l’eau accélèrent le processus d’échange de chaleur dans tout le système.

Une limite actuelle à cette avancée réside dans son fonctionnement limité aux échanges thermiques verticaux. Des travaux sont actuellement en cours pour adapter cette technologie aux systèmes d’échange thermique horizontaux.

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Source : https://ctp.eu/zh_cn/news/building-a-future-proof-future/

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  • Rappel – France - Projet 2017 - Des super-refroidisseurs économes en énergie : la climatisation passive, une solution à la surconsommation énergétique – Document ‘anr.fr’{{}}
    En raison de la demande croissante de confort des logements et de l’augmentation de la température due au réchauffement climatique, la consommation d’énergie pour la climatisation augmente, impactant fortement l’environnement. Limiter les dépenses pour la climatisation devient un véritable enjeu. Parmi les différentes options pour atteindre cet objectif, la conception d’un revêtement innovant permettant un refroidissement radiatif pourrait être une solution.

Conception de super-refroidisseurs radiatifs passifs{{}}

Très souvent en thermodynamique, pour avoir un bon rendement de conversion, il est nécessaire d’avoir une source de chaleur à haute température et un puit de chaleur à basse température. Or l’espace qui a une température autour de 3 K est un puits de chaleur très intéressant... si l’on est capable d’interagir avec lui.

Or, l’atmosphère terrestre a une fenêtre de transparence pour les ondes électromagnétiques entre 8 et 13 µm. Cette fenêtre de transparence coïncide avec les longueurs d’onde du rayonnement thermique à des températures ambiantes typiques. En utilisant ce phénomène, un corps peut être refroidi simplement parce que sa chaleur est évacuée par rayonnement vers l’espace.

C’est ce qu’on appelle le refroidissement radiatif passif. L’utilisation de ce genre de mécanismes permettra de concevoir un système de refroidissement passif parfait pour les applications terrestres, c’est-à-dire sans apport d’énergie.

L’objectif de ce projet est de concevoir et d’optimiser des refroidisseurs radiatifs passifs diurnes, d’abord d’un point de vue numérique, puis de prouver expérimentalement la faisabilité du concept. Le but final est de concevoir des démonstrateurs. Les systèmes de refroidissement radiatif nocturne ont été largement étudiés.

Cependant, la demande de refroidissement est beaucoup plus importante le jour, et si le refroidissement radiatif se produit naturellement la nuit car la température ambiante est basse, cela devient très compliqué le jour car le refroidisseur radiatif est chauffé par le soleil. Le refroidisseur radiatif doit donc à la fois réfléchir parfaitement le rayonnement solaire et être un émetteur quasi parfait dans la fenêtre de transparence de l’atmosphère terrestre.

Design des propriétés radiatives de méta-matériaux pour le refroidissement radiatif passif

Résultats

Perspectives

Productions scientifiques et brevets

Résumé de soumission

Coordination du projet : Jérémie DREVILLON (Institut P’ : Recherche et Ingénierie en Matériaux, Mécanique et Energétique)

L’auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L’ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenariat : Institut P’ : Recherche et Ingénierie en Matériaux, Mécanique et Energétique

Aide de l’ANR 236.520 euros - Début et durée du projet scientifique : décembre 2017 - 36 Mois

Liens utiles :{{}}

Source : https://anr.fr/fr/projets-finances-et-impact/projets-finances/projet/funded/project/anr-17-ce06-0002/?tx_anrprojects_funded%5Bcontroller%5D=Funded&cHash=0496ad62bbeb4057c12bccf956c7571a

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Une application généralisée a été proposée comme solution au réchauffement climatique. [1]

Le Refroidissement radiatif diurne passif (PDRC) (également refroidissement radiatif passif, refroidissement radiatif diurne passif, refroidissement radiatif du ciel, refroidissement radiatif photonique et refroidissement radiatif terrestre [2][3][4][5]) est l’utilisation de surfaces non alimentées, réfléchissantes/émissives thermiquement pour abaisser la température d’un bâtiment ou d’un autre objet.[6] Il a été proposé comme méthode de réduction des augmentations de température causées par les gaz à effet de serre en réduisant l’énergie nécessaire à la climatisation [7][8], en réduisant l’effet d’îlot de chaleur urbain[9][10] et en abaissant la température du corps humain.[11][1][12][13][7]

Les PDRC peuvent aider les systèmes qui sont plus efficaces à des températures plus basses, tels que les systèmes photovoltaïques, [4] [14] les dispositifs de collecte de rosée et les générateurs thermoélectriques.[4][14]

Certaines estimations suggèrent que consacrer 1 à 2% de la surface de la Terre à PDRC stabiliserait les températures de surface.[15] [3] - Les variations régionales offrent des potentiels de refroidissement différents, les climats désertiques et tempérés bénéficiant plus que les climats tropicaux, attribués aux effets de l’humidité et de la couverture nuageuse.[16] [17] [18]

Les PDRC peuvent être inclus dans les systèmes adaptatifs, passant du refroidissement au chauffage pour atténuer tout effet potentiel de ’sur-refroidissement’.[19] [20]

Les applications PDRC pour le refroidissement des espaces intérieurs augmentent avec une ’taille de marché estimée à 27 milliards de dollars en 2025.’[21]

Les surfaces PDRC sont conçues pour avoir une réflectance solaire élevée afin de minimiser le gain de chaleur et un fort transfert de chaleur par rayonnement thermique infrarouge à ondes longues (LWIR) correspondant à la fenêtre infrarouge de l’atmosphère (8-13 µm).[22] [2] [3] - Cela permet à la chaleur de traverser l’atmosphère dans l’espace.[6][2]

Les PDRC tirent parti du processus naturel de refroidissement radiatif, dans lequel la Terre se refroidit en libérant de la chaleur dans l’espace.[23] [24] [7] - PDRC fonctionne pendant la journée.[25] - Par temps clair, l’irradiance solaire peut atteindre 1000 W / m2 avec une composante diffuse comprise entre 50 et 100 W/m2. Le PDRC moyen a une puissance de refroidissement estimée à 100-150 W / m2, proportionnelle à la surface exposée.[4][19]

Les applications PDRC sont déployées en tant que surfaces orientées vers le ciel.[14] Les matériaux PDRC évolutifs à faible coût avec un potentiel de production en série comprennent les revêtements, les films minces, les méta-fabriques, les aérogels et les surfaces biodégradables. Bien que généralement blanches, d’autres couleurs peuvent également fonctionner, bien qu’offrant généralement moins de potentiel de refroidissement.[26][27]

La recherche, le développement et l’intérêt pour les PDRC ont augmenté rapidement depuis les années 2010, en raison d’une percée dans l’utilisation de méta-matériaux photoniques pour augmenter le refroidissement diurne dans 2014,[4][28][29] parallèlement aux préoccupations croissantes concernant la consommation d’énergie et le réchauffement climatique.[30] [31]

PDRC peut être comparé aux systèmes de refroidissement traditionnels à compression (par exemple, les climatiseurs) qui consomment des quantités substantielles d’énergie, ont un effet de chauffage net (chauffer l’extérieur plus que refroidir l’intérieur), nécessitent un accès facile à l’énergie électrique et utilisent souvent des liquides de refroidissement qui appauvrissent l’ozone ou ont un fort effet de serre,[32] [33]

Contrairement à la gestion du rayonnement solaire, le PDRC augmente l’émission de chaleur au-delà de la simple réflexion.[34]

Mise en œuvre {{}}

Une étude de 2019 a rapporté que ’l’adoption à grande échelle du refroidissement radiatif pourrait réduire la température de l’air près de la surface, sinon de l’atmosphère entière’. [5]

Pour lutter contre le réchauffement climatique, les PDRC doivent être conçus ’pour garantir que l’émission se fait par la fenêtre de transparence atmosphérique et vers l’espace, plutôt que simplement vers l’atmosphère, ce qui permettrait un refroidissement local mais pas global.’[34]

Actuellement, la Terre absorbe 1 W m2 de plus qu’elle n’émet, ce qui entraîne un réchauffement global du climat. En recouvrant une petite fraction de la Terre de matériaux émettant thermiquement, le flux de chaleur loin de la Terre peut être augmenté et le flux radiatif net peut être réduit à zéro (ou même rendu négatif), stabilisant ainsi (ou refroidissant) la Terre (...) Si seulement 1% à 2% de la surface de la Terre étaient plutôt amenés à rayonner à ce rythme plutôt qu’à sa valeur moyenne actuelle, les flux de chaleur totaux entrant et sortant de la Terre entière seraient équilibrés et le réchauffement cesserait.[12]

La superficie totale de couverture estimée est de 5 billions de m², soit environ la moitié de la taille du désert du Sahara. [34] - Jérémy Munday

Les climats désertiques ont le potentiel de refroidissement radiatif le plus élevé en raison de la faible humidité et de la faible couverture nuageuse toute l’année, tandis que les climats tropicaux ont moins de potentiel en raison d’une humidité et d’une couverture nuageuse plus élevées. [5] [35]

Les coûts de mise en œuvre à l’échelle mondiale ont été estimés entre 1,25 et 2,5 billions de dollars, soit environ 3% du PIB mondial, avec des économies d’échelle attendues.[34]

Des matériaux évolutifs à faible coût ont été mis au point pour une mise en œuvre à grande échelle, bien que certains défis demeurent en matière de commercialisation. [36][37]

Certaines études ont recommandé des efforts pour maximiser la réflectance solaire ou l’albédo des surfaces, avec un objectif d’émittance thermique de 90%. Par exemple, augmenter la réflectivité de 0,2 (toit typique) à 0,9 est beaucoup plus percutant que d’améliorer une surface déjà réfléchissante, par exemple de 0,9 à 0,97.[10]

Avantages{{}}

Des études ont rapporté de nombreux avantages du PDRC :

Progresser vers un avenir neutre en carbone et atteindre des émissions nettes nulles. [11][4][29][38]

Alléger les réseaux électriques et les sources d’énergie renouvelables pour consacrer de l’énergie électrique au refroidissement. [11][5]

Équilibrer le budget énergétique de la Terre. [5]

Refroidissement des températures du corps humain lors de chaleurs extrêmes. [11][4][29]

Améliorer les systèmes de collecte de l’eau atmosphérique et les techniques de récolte de la rosée. [4][11][29][32]

Amélioration des performances des systèmes d’énergie solaire.[14][11] Atténuer les crises énergétiques.[1][34]

Atténuer l’effet d’îlot de chaleur urbain.[5][10][39][40]

Réduire les émissions de gaz à effet de serre en remplaçant l’utilisation d’énergie fossile consacrée au refroidissement. [11][5]

Réduire les augmentations de température locales et mondiales associées au réchauffement climatique. [1][34]

Réduire la pollution thermique des ressources en eau.[5] Réduction de la consommation d’eau pour le traitement de refroidissement humide.[5] Autres approches de géoingénierie On a prétendu que le PDRC était plus stable, adaptable et réversible que l’injection d’aérosols stratosphériques (SAI).[41] Wang et coll. a affirmé que l’ISC ’pourrait causer des menaces potentiellement dangereuses pour les opérations climatiques de base de la Terre’ qui pourraient ne pas être réversibles, et a donc préféré PDRC.[42]

Munday a noté que bien que ’des effets inattendus se produiront probablement’ avec la mise en œuvre mondiale de PDRC, ’ces structures peuvent être enlevées immédiatement si nécessaire, contrairement aux méthodes qui impliquent la dispersion de particules dans l’atmosphère, qui peuvent durer des décennies’.[34]

Par rapport à l’approche des surfaces réfléchissantes consistant à augmenter l’albédo de surface, par exemple en peignant les toits en blanc, ou aux propositions de miroirs spatiaux consistant à ’déployer des surfaces réfléchissantes géantes dans l’espace’, Munday a affirmé que ’la réflectivité accrue est probablement en deçà de ce qui est nécessaire et a un coût financier élevé’.[34]

PDRC diffère de l’approche des surfaces réfléchissantes en ’augmentant l’émission de chaleur radiative de la Terre plutôt qu’en diminuant simplement son absorption solaire’. [34]

Fonctions {{}}

Les PDRC maximisent le rayonnement infrarouge sortant (illustré en orange) et minimisent l’absorption du rayonnement solaire (illustré en jaune).

La mesure de base des PDRC est leur réflectivité solaire (en 0,4–2,5 µm) et leur émissivité thermique (en 8-13 µm), [2] pour maximiser ’l’émission nette de rayonnement thermique à ondes longues’ et minimiser ’l’absorption du rayonnement descendant à ondes courtes’.[5] Les PDRC utilisent la fenêtre infrarouge (8-13 µm) pour le transfert de chaleur avec la froideur de l’espace extra-atmosphérique ( 2,7 K) pour émettre de la chaleur et ensuite abaisser les températures ambiantes avec un apport d’énergie nul.[5] Les PDRC imitent le processus naturel de refroidissement radiatif, dans lequel la Terre se refroidit en libérant de la chaleur dans l’espace extra-atmosphérique (bilan énergétique de la Terre), bien que pendant la journée, abaissant les températures ambiantes sous l’intensité solaire directe.[5] Par temps clair, l’irradiance solaire peut atteindre 1000 W / m2 avec une composante diffuse comprise entre 50 et 100 W / m2. En 2022, le PDRC moyen avait une puissance de refroidissement de 100-150 W / m2. [19] La puissance de refroidissement est proportionnelle à la surface de l’installation.[4]

Mesurer l’efficacité {{}}

Les mesures les plus utiles se font dans un environnement réel. Des dispositifs standardisés ont été proposés.[43] L’évaluation du rayonnement atmosphérique descendant à ondes longues basé sur ’l’utilisation des conditions météorologiques ambiantes telles que la température et l’humidité de l’air de surface au lieu des profils atmosphériques dépendant de l’altitude’ peut être problématique car ’le rayonnement descendant à ondes longues provient de différentes altitudes de l’atmosphère avec différentes températures, pressions et teneurs en vapeur d’eau’ et ’n’a pas une densité, une composition et une température uniformes sur toute son épaisseur’.[5]

Émetteurs à large bande (BE) versus émetteurs sélectifs (SE)

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Atmosfaerisk_spredning.png/250px-Atmosfaerisk_spredning.png

Les émetteurs PDRC à large bande émettent à la fois dans le spectre solaire et dans la fenêtre infrarouge (8 et 14 µm), tandis que les émetteurs PDRC sélectifs n’émettent que dans la fenêtre infrarouge.[19]

Les émetteurs à large bande possèdent une émittance élevée à la fois dans le spectre solaire et dans la fenêtre LWIR atmosphérique (8 à 14 µm), tandis que les émetteurs sélectifs n’émettent qu’un rayonnement infrarouge à ondes longues.[19] En théorie, les émetteurs thermiques sélectifs peuvent atteindre une puissance de refroidissement plus élevée.[19]

Cependant, les émetteurs sélectifs sont confrontés à des défis dans les applications réelles qui peuvent affaiblir leurs performances, comme la condensation goutte à goutte (courante même dans les climats semi-arides) qui peut s’accumuler même sur des surfaces hydrophobes et réduire les émissions.[44] Les émetteurs à large bande surpassent les matériaux sélectifs lorsque ’le matériau est plus chaud que l’air ambiant ou lorsque sa température de surface sous-ambiante se situe dans la plage de plusieurs degrés’.[9] …….

Lire la totalité de l’article en anglais sur ce site > https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_daytime_radiative_cooling

Source : https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_daytime_radiative_cooling

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Fei Xie https://orcid.org/0000-0001-9345-8317, Weiliang Jin https://orcid.org/0000-0003-1946-1029,... , et Wei Li https://orcid.org/0000-0002-2227-943116 auteurs Auteurs Info et affiliation

Science 14 novembre 2024 - Vol. 386, numéro 6723 - pp. 788 – 794 - DOI : 10.1126/science.adn2524 - 12 189 66

Métrologie : Informations et auteurs Métraux et citations Vérification de l’ Références

Résumé de l’éditeur

Les matériaux de refroidissement radiatifs passifs utilisent la fenêtre infrarouge atmosphérique et l’espace extra-atmosphérique comme puits froid. Ce procédé produit des températures sub-ambiantes, mais nécessite généralement que le matériau soit orienté vers le ciel.

Les auteurs Xie et al. démontrent maintenant un matériau de refroidissement radiatif passif vertical capable de pousser la température à 2,5 C au-dessous de la température ambiante. La conception du matériau nécessite de déborder vers un ensemble de paramètres serrés pour éjecter suffisamment de rayonnement infrarouge dans l’espace tout en évitant d’échanger de l’énergie thermique avec le sol qui irait à l’encontre de l’effet de refroidissement passif.

Résumé

Le refroidissement radiatif diurne sous-ambiante permet à des températures d’atteindre passivement en dessous de la température ambiante, même sous la lumière directe du soleil, en émettant un rayonnement thermique vers l’espace. Cette technologie est prometteuse pour de nombreuses applications passionnantes.

Cependant, les précédentes démonstrations de refroidissement radiatif sub-ambiante de la journée nécessitent des surfaces qui font directement face au ciel, et celles-ci ne peuvent pas être appliquées à des surfaces verticales qui sont omniprésentes dans des scénarios réels tels que les bâtiments et les véhicules. Ici, nous démontrons un refroidissement radiatif de jour sub-ambient de surfaces verticales sous un pic de lumière solaire à l’aide d’un émetteur thermique classique, asymétrique angulairement, spectralement sélectif.

Sous un pic de lumière du soleil d’environ 920 watts par mètre carré, notre émetteur atteint une température qui est d’environ 2,5 C en dessous de la température ambiante, ce qui correspond à une réduction de la température d’environ 4,3o et 8,9oC par rapport à un refroidisseur radiatif hybride silic-polymère et une peinture blanche commerciale, respectivement.

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Références et notes :

1 Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA), Agence internationale de l’énergie (AIE), REN21, « Renewable energy policies in a transition : heatating and cooling » (IRENA, IEA, REN21, 2020) ; https://www.irena.org/publications/2020/Nov/Renewable-Energy-Policies-in-a-Temps-of-Transition-Hérité-et-Cooling.

Google Scholar

2 GIEC, Réchauffement de la planète de 1,5oC (Cambridge Univ. Presse, 2022).

Google Scholar

3 B. Grocholski, le refroidissement dans un monde qui se réchauffe. Science 370370, 776-777 (2020).

Crossref PubMed Web des sciences Google Scholar

4 S. Catalanotti, V. Cuomo, G. Piro, D. Ruggi, V. Silvestrini, G. Troise, Le refroidissement radiatif des surfaces sélectives. Sol. Energy 17, 83-89 (1975).

Crossref Web des sciences Google Scholar

Source : https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn2524?utm_source=chatgpt.com

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  • Rappel - Cette nouvelle peinture « ultra blanche » peut refroidir les bâtiments même en plein soleil - James Ferguson · 22 octobre 2020
    Des chercheurs de l’Université de Purdue ont développé une peinture « ultra blanche » si réfléchissante qu’elle permet de refroidir une surface en dessous de la température de l’air ambiant même lorsqu’elle est exposée en plein soleil. Une avancée qui pourrait contribuer à réduire l’utilisation de la climatisation à forte intensité énergétique dans les pays chauds.{{}}

Selon de récentes estimations, la consommation énergétique mondiale devrait augmenter de 90% d’ici 2050, un problème de taille étant donné que nous nous approchons déjà dangereusement des limites énergétiques disponibles avec nos technologies actuelles. Un aspect important de la consommation énergétique est d’une part le réchauffement des habitations et d’une autre (la plus énergivore), le refroidissement des habitations et des centres publics dans les pays chauds. Découvrir de nouveaux moyens plus économes d’y parvenir est donc primordial pour notre avenir.

95,5% de la lumière (et donc de la chaleur) réfléchie{{}}

Alors que les « toits froids » peints en blanc sont monnaie courante dans les pays au climat chaud, les experts en matériaux pensent maintenant pouvoir faire mieux. Xiulin Ruan de l’Université Purdue (États-Unis) et ses collègues ont développé une peinture blanche si réfléchissante et si efficace à interagir avec la chaleur rayonnante qu’elle a permis, dans le cadre d’un essai, de refroidir une surface à 1,7 °C en dessous de la température de l’air ambiant. Le test s’est déroulé à midi (soit au pic de rayonnement solaire), en Indiana. À titre de comparaison, les peintures rétroréfléchissantes que l’on trouve aujourd’hui dans le commerce reflètent environ 80 à 90% de l’énergie solaire, contre 95,5% pour celle-ci ! Les résultats des chercheurs ont été publiés dans la revue Cell Reports Physical Science.

Comparaison par imagerie thermique de la capacité à réfléchir le rayonnement entre une peinture blanche conventionnelle et la nouvelle peinture ultra blanche (le « P »). On voit que la nouvelle peinture garde la surface considérablement plus froide.

Bien que cela semble contre-intuitif, la surface peut être refroidie en dessous de la température ambiante car elle émet suffisamment de chaleur par le refroidissement radiatif, le processus naturel d’un corps exposé au soleil (comme un toit), rayonnant de la chaleur dans le ciel, l’atmosphère et l’espace. Les surfaces de couleur claire le font régulièrement lors des nuits dégagées, mais ce n’est qu’en 2014 que nous avons découvert un matériau qui a réussi l’exploit à la lumière du jour, alors même que notre besoin de développer de nouvelles technologies et méthodes de refroidissement se fait le plus ressentir.

En s’exprimant sur cette percée, Ruan annonce que la peinture de son équipe est plus mince, moins chère et pourrait facilement être améliorée. La peinture acrylique CaCO3 est faite de carbonate de calcium et atteint en partie ses qualités en contenant des particules de différentes tailles, qui aident à diffuser différentes longueurs d’onde du spectre lumineux solaire. Ruan estime qu’une maison américaine typique de 200 mètres carrés permettrait d’économiser environ 50 $ par mois sur les coûts de refroidissement, par rapport à l’utilisation d’une autre peinture résistante à la chaleur disponible actuellement sur le marché.

Source : faire copier – coller > ttps ://trustmyscience.com/peinture-ultra-blanche-refroidir-batiments-plein-soleil/

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Notes de l’éditeur

Scalable metasurface-enhanced supercool cement - https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv2820

Guo Lu https://orcid.org/0009-0007-2636-6931 , Fengyin Du https://orcid.org/0009-0009-0901-2810, [...] , and Changwen Miao https://orcid.org/0009-0009-0524-8121+13 authors - Authors Info & Affiliations - Science Advances 20 Aug 2025 Vol 11, Issue 34 DOI : 10.1126/sciadv.adv2820 3 643

Résumé
Les matériaux structurels capables de refroidissement radiatif diurne passif (PDRC) sont prometteurs pour le refroidissement durable des bâtiments. Cependant, le développement de matériaux structurels PDRC durables dotés d’une robustesse optique, d’une facilité de déploiement et d’une évolutivité reste un défi pour les applications de génie civil.

Nous avons synthétisé un ciment de refroidissement amélioré par méta-surface en utilisant une stratégie de fabrication universelle et évolutive sous pression au cours d’un processus de production à faible émission de carbone.

L’auto-assemblage d’ettringites réfléchissantes de tailles multiples en tant que principaux produits d’hydratation vers la métasurface, couplé à des pores hiérarchiques, garantissait une réflectance solaire élevée (96,2%), tandis que les matières premières contenant des groupes fonctionnels riches en alumine et en soufre tiraient parti de l’émissivité inhérente dans l’infrarouge moyen (96,0%).

[Addenda - L’ettringite est une espèce minérale, composée de sulfate de calcium et d’aluminium hydraté, de formule : Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O, encore notée en formule oxyde : 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O. Inventeur et étymologie - Décrite par Lehmann en 1874[2]. Inspirée du nom de sa localité-type Ettringen[3]. Synonymes - Certains ouvrages de génie civil, ou de technique du bâtiment, mentionnent aussi sous l’appellation de ’sel de Candlot ’[4],[5], parfois improprement orthographiée ’sels de Candelot’[6], l’ettringite produite par la réaction des sulfates et des liants hydrauliques comme le ciment en cas de contamination des bétons ou des mortiers par du plâtre ou du gypse. En présence d’humidité, des gonflements importants peuvent alors se développer dans ces matériaux de construction et causer des désordres structuraux considérables[4],[5],[6].

Le nom de ’sel de Candlot’[5] a été donné au trisulfatealuminate tricalcique hydraté en hommage à l’ingénieur chimiste français Édouard Candlot (1858 – 1922) qui l’a découvert dans les produits d’hydratation du ciment Portland. Édouard Candlot a également promu l’ajout de gypse au clinker avant de le broyer pour en faire du ciment afin de ralentir la vitesse d’hydratation du tricalcium aluminate (3CaO·Al2O3, ou C3A en notation cimentière), la phase minérale la plus réactive (et la plus exothermique) du clinker, responsable de la prise trop rapide et indésirable du béton et des mortiers… - Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Ettringite ]

Suite de l’article traduit

Ce ciment à architecture photonique a atteint une baisse de température de 5,4°C en milieu de journée avec une intensité solaire de 850 watts par mètre carré. Ce ciment supercool présentait une résistance intrinsèque élevée, une résistance à l’abrasion blindée et une stabilité optique, même lorsqu’il était exposé à des conditions difficiles, telles que des liquides corrosifs, des rayonnements ultraviolets et des cycles de gel-dégel. Une analyse du cycle de vie guidée par l’apprentissage automatique a indiqué son potentiel pour obtenir un profil d’émissions de carbone net négatif.

Présentation

Les bâtiments contribuent à près de 40% de la consommation mondiale d’énergie et à 36% des émissions de carbone tout au long de leur cycle de vie, la phase opérationnelle étant le principal contributeur et un axe de recherche clé. Au cours de la phase opérationnelle, le besoin de refroidissement de l’espace a augmenté rapidement en raison du réchauffement climatique, de la croissance démographique et de l’élévation du niveau de vie.

La dépendance à l’égard des systèmes de climatisation à forte intensité énergétique qui en résultera devrait donc représenter 30 à 50% de la demande d’électricité de pointe et pourrait tripler les émissions de carbone associées d’ici 2050 (1-3).

Il est donc urgent d’agir sur le refroidissement économe en énergie des bâtiments. Le refroidissement radiatif est devenu une stratégie importante en réfléchissant la lumière du soleil et en émettant un rayonnement thermique à travers la fenêtre atmosphérique sans apport d’énergie supplémentaire.

L’intégration de la technologie de refroidissement radiatif dans les matériaux structurels terrestres, tels que les chaussées et les toits, peut potentiellement réduire les besoins énergétiques de refroidissement des bâtiments jusqu’à 60% et compenser 44 milliards de tonnes (Gt) d’émissions de CO2 à l’échelle mondiale en améliorant l’albédo urbain (4, 5), favorisant ainsi la durabilité.

Cependant, la mise en œuvre d’un refroidissement radiatif diurne dans les bâtiments est difficile en raison de la surchauffe due au rayonnement solaire sous la lumière directe du soleil (6-8).

Les méthodologies actuelles, y compris les méta-matériaux optiques et les conceptions nano-photoniques avec des microstructures sophistiquées, permettent une interaction lumière-matière pour une réflectance solaire élevée et une émissivité infrarouge à ondes longues (9, 10).

Néanmoins, la transition de ces technologies du laboratoire vers des applications réelles se heurte à des défis en raison des coûts élevés et des limites de durabilité et de constructibilité (11).

Les structures photoniques aléatoires, telles que les films polymères (12-15) et les revêtements (16-18), sont également aux prises avec des problèmes de durabilité (19).

Les céramiques photoniques entièrement inorganiques (principalement des particules d’Al2O3) (4, 20) ont été conçues pour des performances de refroidissement radiatif élevées et une stabilité environnementale.

Cependant, ces revêtements peuvent s’écailler en raison d’une adhérence insuffisante aux substrats, et le processus de fabrication post-frittage à haute température entraînerait un apport d’énergie excessif. La fabrication de matériaux structurels de refroidissement radiatif évolutifs et durables répondant aux critères d’intégrité structurelle à faible teneur en carbone, à haute résistance et en génie civil reste un défi de taille. Le ciment, avec une production de 4,1 Gt en 2023 (21), dépassant de loin celle des autres matériaux de construction ( 50% ; fig. S1), est le matériau synthétique le plus largement utilisé dans le monde (22).

Malgré cela, la rentabilité du ciment, sa robustesse mécanique et sa forte émissivité des groupes infrarouges actifs (23-26) le positionnent également comme un candidat prometteur pour les applications de refroidissement radiatif en phase opérationnelle.

Cependant, la production de ciment est un autre facteur clé influençant la durabilité du cycle de vie des bâtiments, qui est responsable d’environ 8% des émissions mondiales de CO2.

La décarbonisation urgente est donc cruciale pour des pratiques de production durables. De plus, au cours de la phase opérationnelle ultérieure, la réflectance solaire relativement faible des produits en ciment (Rsolaire 30%) entraîne une absorption de chaleur considérable et une surchauffe indésirable, ce qui aggraverait encore la consommation d’énergie de la climatisation.

Les approches actuelles pour améliorer les performances de refroidissement radiatif du ciment reposent fortement sur l’incorporation d’additifs fonctionnels ou de revêtements non cimentaire

Ces méthodes négligent le potentiel intrinsèque et les avantages inhérents du ciment, ce qui compromet l’intégrité structurelle et la durabilité, limitant ainsi leur aptitude aux applications d’ingénierie à grande échelle.

Par conséquent, exploiter le potentiel intrinsèque de refroidissement radiatif du ciment tout en abordant les limites de sa réflectance solaire est essentiel pour parvenir à un refroidissement durable des bâtiments dans une perspective à grande échelle.

Dans ce travail, nous avons développé une particule de ciment intrinsèquement super froide qui ne nécessite ni charges ni additifs pour obtenir ses propriétés de refroidissement. Nous avons en outre ‘nanotechnologisé’ le matériau via une stratégie de cavitation universelle, créant un refroidisseur radiatif à base de ciment avec des méta-surfaces optiques intégrées (définies comme un ciment supercool ; Fig. 1, A et B).

L’auto-assemblage de cristaux d’ettringite hautement réfléchissants sur des méta-surfaces et des nano / micropores répartis hiérarchiquement (Fig. 1C) tirer parti de son taux solaire élevé (96,2% en moyenne).

Liaisons fonctionnelles (Fig. 1D) à partir de minéraux bruts appropriés garantissent des émissions inhérentes de type corps noir (96,0%). Ce ciment supercool nanoarchitecturé pourrait surmonter le problème de l’évolutivité (Fig. 1, E et F), obtenant des performances de refroidissement radiatif robustes (Fig. 1, G et H) et répondant à la demande urgente d’ingénierie de fabricabilité et de durabilité pour un refroidissement durable des bâtiments (Fig. 1I). Fig. 1. Ciment structurel supercool évolutif.

(A) Schéma de la stratégie d’ingénierie de surface pour le ciment supercool pendant le processus d’hydratation, consistant en une expansion des bulles d’air de 20 s et une stabilisation de la cavité d’air de 40 min pour l’accumulation de cristaux.

(B) Illustration du ciment supercool pour les toits de bâtiments à forte émission et réflexion.

(C) Auto-assemblage des produits d’hydratation des cristaux d’ettringite hautement réfléchissants sur les surfaces des microcavités en raison de l’espace libre à l’échelle microscopique pour la nucléation des atomes via l’ingénierie des métasurfaces.

(D) Modes de vibration actifs dans l’infrarouge abondants par groupes fonctionnels riches en Al, Ca et S dans les produits d’hydratation pour une émissivité élevée dans l’infrarouge moyen.

(E) Illustration de fabrication évolutive et simple.

(F) Dalle de ciment supercool nanoarchitecturée.

(G) Image infrarouge démontrant la faible température de surface du ciment supercool (21,6°C) sous la lumière directe du soleil par rapport à la surface du bâtiment ordinaire en arrière-plan.

(H) Absorbance spectrale [R(λ) = 100% − ε (λ)] du ciment supercool tel que fabriqué contre l’irradiance spectrale solaire globale AM 1,5 et la fenêtre de transparence atmosphérique. Rsolar (96,2%, λ 0,25 à 2,5 µm) et eLWIR (96,0%, λ 2,5 à 16 µm) ont constitué des propriétés optiques révolutionnaires pour les matériaux cimentaires par rapport aux composites commerciaux de ciment gris ou blanc. La transmittance a été fixée à zéro en raison de l’épaisseur atteignant 15 mm. (I)

Ce ciment supercool polyvalent amélioré par méta-surface présentait une durabilité environnementale, une fabricabilité, une intégrité structurelle et une neutralité carbone.

Lire les résultats et la suite de cette publication en anglais par ici > Source : https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv2820

Rédigé pour vous par notre auteur Paul Arnold , édité par Gaby Clark et vérifié et relu par Robert Egan , cet article est le fruit d’un travail humain. Nous Noce sur des lecteurs comme pour en cours le journalisme scientifique indépendant. Si ces reportages vous plaisent, pensez à faire un don (surtout mensuel). Vous vous servez d’un compte sans publicité en forme de remerciement.

Plus d’informations : DOI : 10.1126/sciadv.adv2820 - Informations sur la revue : Progrès de la science - Tech Xplore 2014 - 2025 propulsé par Réseau Science X

Source : https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv2820

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7.
Note sur les travaux récents (et sérieux) portant sur des bétons/ciments “auto-refroidissants”, basés sur le refroidissement radiatif passif (PDRC), selon ‘ChatGPT’{{}}

Voici une courte sélection d’articles scientifiques/techniques, avec l’essentiel à retenir :

Cœur du sujet — béton/ciment chinois “qui se refroidit tout seul”{{}}

  • “Scalable metasurface-enhanced supercool cement.” Science Advances, 20 août 2025 — Équipe menée par l’Université du Sud-Est (Nankin, Chine).
    • Idée clé : un ciment “super-cool” sans additifs externes, nano-architecturé pour former des métasurfaces d’ettringite et une porosité hiérarchique.
    • Perfs rapportées : réflectance solaire 96,2 %, émissivité IR 96,0 %, jusqu’à −5,4°C sous le soleil (≈850 W/m²). Conçu pour la durabilité (UV, cycles gel-dégel, milieux corrosifs) et produit via un procédé bas carbone. PMC
  • “Radiative cooling potential of cementitious composites.” Construction and Building Materials, 2021 — Travaux (incluant auteurs chinois) sur la maximisation des propriétés radiatives des composites cimentaires par choix des constituants et microstructures (base théorique et méthodes d’optimisation). ScienceDirect
    Contexte & revues (pour situer la techno dans le bâtiment){{}}
  • Revue “Passive daytime radiative cooling.” Energy Reports Reviews, 2024 — Panorama des matériaux, essais et applications bâtiment. Utile pour comparer ciment/béton aux films et peintures PDRC. ScienceDirect
  • Revue 2025 : “Advanced passive daytime radiative cooling : from materials to standards.” Discover Energy, 2025 — Mise au point récente sur les matériaux (dont céramiques & cimentaires), fabrication et normalisation. SpringerLink
    Liés au béton/ouvrages en Chine{{}}
  • “High-altitude anti-cracking coating based on radiative cooling.” SCIENCE CHINA Technological Sciences, 2025 — Revêtement PDRC visant à protéger les bétons (réduire gradients thermiques/fissuration) en haute altitude ; illustre l’usage zéro-énergie sur ouvrages concrets. SpringerLink
    À titre de comparaison (pas chinois mais proche, “ciment-peinture” rafraîchissant){{}}
  • “Passive cooling paint enabled by rational design of thermal-optical and mass-transfer properties.” Science, 2025 — Peinture à base cimentaire combinant réflexion solaire + émission IR + évaporation (“effet sueur”) ; gains de 30–40 % d’électricité pour la climatisation en test. Montre que des matrices cimentaires peuvent servir de base à des revêtements PDRC robustes. PubMedSciencetechxplore.com
    Deux points pratiques :{{}}
  • On parle bien de refroidissement passif : le matériau renvoie le soleil et rayonne sa chaleur vers le “fenêtre atmosphérique” (8–13 µm), sans énergie externe. Ce n’est pas un “climatiseur”, mais ça abaisse la température de surface et réduit la charge de climatisation. PMCScience
  • L’article Science Advances (2025) ci-dessus est, à ma connaissance, la démonstration la plus nette d’un ciment structurel chinois à refroidissement radiatif intrinsèque (sans peinture ajoutée), avec chiffres de performance et tests de durabilité. PMC
    Avec l’aide de ‘ChatGPT’ pour ISIAS.info{{}}

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8.
La Chine développe du ciment qui se refroidit, fait chuter la température de 9,72 °F ou -12,4°C pendant la journée - Les tests de performance ont confirmé la grande robustesse mécanique du matériau – Traduction du 27 août 2025 par Jacques Hallard d’un document intitulé « China develops cement that cools itself, drops temperature 9.72°F during day »

Performance tests have confirmed material’s high mechanical robustness. Mis à jour le 21 août 2025 08:57 EST – Auteur : Prabhat Ranjan Mishra

Photo de l’auteur Prabhat Ranjan Mishra

La Chine développe du ciment qui se refroidit, fait chuter la température de 9,72 F pendant la journée

Le ciment compressif est conçu comme un matériau de refroidissement radiatif dirigé par matrice. Rodolfo Quiros

Des chercheurs chinois ont développé un nouveau type de ciment qui n’absorbe pas la lumière du soleil. Le matériel développé par des chercheurs de l’université du Sud-Est en Chine diffuse la lumière du soleil au lieu de l’absorber.

L’équipe a souligné que le ciment compressif présentait une résistance intrinsèque élevée, une résistance abrasive blindée et une stabilité optique, même lorsqu’il était exposé à des conditions sévères, telles que les liquides corrosifs, le rayonnement ultraviolet et les cycles de congélation.

Cémentation de la chute de température{{}}

Une évaluation du cycle de vie guidée par l’apprentissage automatique a montré son potentiel à atteindre un profil d’émission de carbone net-négatif, selon les travaux de recherche.
L’équipe a également souligné que le ciment d’architecture photonique a atteint une baisse de la température de 5,4 degrés Celsius au cours de la journée avec une intensité solaire de 850 watts par mètre carré.

L’équipe a également révélé que le matériau est conçu avec des méta-surfaces. Le ciment suralimenté est conçu comme un matériau de refroidissement radiatif dirigé par matrice adapté à une utilisation à la fois comme refroidisseur radiatif et un matériau structurel dans les bâtiments pour toits et murs.

Cette stratégie d’ingénierie de la méta-surface offre une solution universelle qui est applicable même pour le ciment Portland commercial classique, qui prend également une manière d’enrichissement en surface vers l’augmentation de la scène.

Composition chimique{{}}

Les chercheurs ont d’abord ajusté la composition chimique des petites particules (clinker) qui forment le matériau de base du ciment pour créer une structure qui disperse efficacement la lumière du soleil. Ils ont ensuite produit du ciment avec une fonctionnalité de refroidissement en exerçant une pression.

Publiées dans la revue Science Advances, la recherche a révélé que l’auto-assemblage de d’esters réfléchissants de tailles multiples, en tant que principaux produits d’hydratation vers la méta-surface, couplé à des pores hiérarchiques, garantissait une réflectance solaire élevée (96,2%), alors que les matières premières contenant des groupes de fonctions riches en alumine et en soufre exploitaient l’émissivité de l’infrarouge inhérente (96).

Les tests de performance ont confirmé sa robustesse{{}}

L’équipe de recherche a souligné que « les tests de performance extensifs ont confirmé sa grande robustesse mécanique sous les forces de compression, de flexion, d’abrasivité et d’adhésion, ainsi que son ‘amphiphobicité’, sa plasticité pour des formes complexes et sa polyvalence globale de conception ».

Le rapport coût-efficacité du matériau et les processus de fabrication évolutifs lui confèrent des avantages sans précédent par rapport à d’autres matériaux, le rendant adapté à une utilisation dans les revêtements, les toits structurels et les murs, même dans des environnements difficiles, selon l’étude.

« Dans cette étude, nous avons conçu un nouveau type de particules brutes de ciment et avons procédé à une nouvelle fabrication d’un ciment super-cool renforcé de méta-surface avec des cristaux réfléchissants auto-assemblés sur des surfaces interactives. Ce ciment a atteint une réflectance solaire élevée (96,2 %) et une émissivité de type corps noir (96 %) dans le spectre infrarouge à ondes longues », ont déclaré les chercheurs de l’étude.

Articles recommandés{{}}

Guo Lu, un chercheur et le premier auteur du document, a révélé que l’application de ce ciment de refroidissement aux bâtiments urbains pourrait conduire à d’importantes économies d’énergie et servir de point de repère important dans la réponse au climat.

Guo a également souligné que l’innovation transforme le ciment conventionnel lourd et stockant la chaleur en un matériau respectueux de l’environnement avec des capacités de réflexion et d’émission de chaleur solaires.

L’équipe a également mesuré les performances en temps réel du ciment super-refroidi sur les toits des bâtiments réels.

De 13 heures à 14 heures, lorsque la température a atteint 101,1 degré Fahrenheit (38,4 degrés Celsius), le ciment de suralimentation était inférieur de 4,72 °F (5,4 degrés Celsius) à celle de l’environnement. Dans les mêmes conditions, le ciment conventionnel chauffait jusqu’à 59 degrés, montrant un contraste frappant, a rapporté Chosun Biz.

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Source : https://interestingengineering.com/science/china-cement-cool-itself

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9.
La Chine va faire de ce gros “défaut” de nos villes modernes un allié pour les refroidir pendant les canicules - Ce béton chinois qui se refroidit tout seul : 5,4 degrés en moins, sans électricité - Publié par : Guillaume AIGRON - Date : 23 août 2025

Un béton capable de rester plus frais que son environnement en pleine journée, sous un soleil de plomb en plein été ? C’est ce que propose une équipe de chercheurs en Chine avec un ciment auto-refroidissant qui pourrait s’avérer un puissant allié pour transformer le secteur du bâtiment et refroidir nos villes qui étouffent.

Longtemps décrié comme le pire ennemi de nos villes modernes lors des canicules, le béton tient peut-être sa revanche !

Lire aussi :

Ce ciment nouvelle génération ne se contente pas d’être blanc ou clair. Il renvoie activement la lumière solaire. Pour y parvenir, les chercheurs ont joué sur deux leviers : la composition chimique et l’architecture photonique.

Dans le détail, les particules de clinker, ce composant de base du ciment, ont été modifiées pour favoriser la diffusion du rayonnement solaire. Résultat : une réflectance solaire de 96,2 %. En parallèle, le matériau émet efficacement dans l’infrarouge (96 % également), ce qui lui permet d’évacuer la chaleur sous forme de rayonnement thermique.

En combinant ces deux propriétés, ce ciment agit comme un réfrigérateur passif. Il n’absorbe quasiment pas la chaleur du Soleil, et en expulse naturellement la sienne vers l’espace. Le tout, sans aucun ajout de peinture, ni de film spécial.

Des cristaux réfléchissants, auto-assemblés{{}}

L’un des secrets de ce ciment tient à la formation spontanée de cristaux d’ettringite à la surface, lors de l’hydratation. Ces petits composants jouent le rôle de miroirs microscopiques, capables de scinder la lumière en multiples directions. Comme un champ de petits prismes diffractant l’énergie solaire.

Ces cristaux s’auto-organisent grâce à des interactions chimiques bien maîtrisées, déclenchées lors de la mise en œuvre du béton. Pas besoin d’un four à 1 000 degrés, ni de conditions de laboratoire. On applique une pression, et la magie opère.

En prime, la surface est poreuse de manière hiérarchisée, ce qui favorise encore la réflexion. Une sorte de matelas optique multicouche, mais dans un matériau dur et structurel.

Performances thermiques et tests en situation réelle{{}}

En condition réelle, les tests sont clairs. À 38,4 degrés Celsius en extérieur, le béton classique grimpe à 59 degrés. Le nouveau ciment, lui, reste à 5,4 degrés en dessous de la température ambiante, soit autour de 33 degrés.

Pas de triche. Pas de film miroir ajouté. L’effet est intégré à la matière elle-même, ce qui garantit sa durabilité, même après des cycles de gel-dégel, des projections d’acide, ou des années en plein soleil. Les chercheurs parlent d’une stabilité optique et mécanique élevée, confirmée par des tests de compression, de flexion, d’abrasion et d’adhérence.

Et bonne nouvelle : le matériau résiste aussi aux liquides corrosifs, à l’ultraviolet, et conserve sa plasticité pour des formes complexes.

Méta-surfaces : un mot savant pour une idée brillante{{}}

L’innovation repose sur le concept de “méta-surface”, une surface dont la structure est conçue à l’échelle microscopique pour manipuler les ondes électromagnétiques. Dans ce cas précis, la lumière visible et les infrarouges thermiques.

On est loin du simple enduit blanc. Ici, la structure agit comme un orchestre de nano-réflecteurs, programmés pour refuser l’énergie solaire et accueillir le refroidissement radiatif.

Et ce design est compatible avec le ciment Portland classique, ce qui veut dire que les procédés industriels actuels pourraient l’intégrer sans tout réinventer. Une manière d’offrir une nouvelle vie à un matériau qui, jusque-là, accumulait la chaleur comme une éponge noire sous un sèche-cheveux.

Un allié inattendu contre le changement climatique{{}}

À grande échelle, ce ciment pourrait devenir un outil passif pour refroidir les villes, lutter contre les îlots de chaleur urbains, et réduire la consommation énergétique des bâtiments.

D’après une évaluation du cycle de vie guidée par apprentissage automatique, le matériau pourrait même atteindre un bilan carbone net négatif. En clair : il capterait plus de carbone qu’il n’en a fallu pour le produire, si l’on prend en compte l’énergie économisée sur la durée.

Guo Lu, chercheur et premier auteur de l’article, a déclaré : « L’application de ce ciment refroidissant aux bâtiments urbains pourrait entraîner des économies d’énergie considérables et constituer un tournant important dans la lutte contre le changement climatique », ajoutant qu’il s’agit d’une innovation qui transforme le ciment conventionnel, lourd et accumulateur de chaleur, en un matériau écologique doté de capacités de réflexion et d’émission de la chaleur solaire.

Un simple toit en béton pourrait donc devenir un radiateur inversé, expulsant la chaleur vers l’espace au lieu de la garder à l’intérieur.

Un béton qui allie résistance, forme et coût maîtrisé{{}}

Les tests montrent que ce superciment peut être coulé, pressé, sculpté, avec une robustesse mécanique équivalente, voire supérieure, aux ciments classiques.

Il est ‘amphiphobe’ : il repousse à la fois l’eau et les graisses. Il peut adhérer à d’autres matériaux, et résister à l’abrasion. Il n’est ni fragile, ni cassant, ni réservé aux climats secs.

Enfin, son coût de production reste compétitif, et ses méthodes de fabrication sont scalables, autrement dit, adaptables à l’échelle industrielle.

Une invention qui ne repeint pas la façade, mais réinvente le matériau de base, en le transformant en acteur du refroidissement urbain.

Quelques chiffres à retenir :{{}}

Propriété

Valeur mesurée

Réduction de température en plein soleil 5,4 °C (9,72 °F)
Réflectance solaire 96,2 %
Émissivité infrarouge 96 %
Température max du béton standard 59 °C
Température extérieure pendant les tests 38,4 °C
Conditions solaires pendant les essais 850 W/m²
Type de métasurface Cristaux d’ettringite + pores hiérarchiques
Résistance mécanique Confirmée (compression, abrasion, flexion)
Compatibilité industrielle Oui (Portland standard)
Application potentielle Toits, murs, revêtements urbains

Source : Scalable metasurface-enhanced supercool cement. (en français : “Ciment super-refroidi à métasurface améliorée et extensible”)

Guo Lu et al. - Sci. Adv.11, eadv2820(2025). DOI:10.1126/sciadv.adv2820

Tags construction écologie

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Guillaume AIGRON

Guillaume AIGRON - Très curieux et tourné vers l’économie, la science et les nouvelles technologies, (particulièrement ce qui touche à l’énergie et les entreprises françaises) je vous propose de de découvrir les dernières actualités autour de cette passion

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Source : https://media24.fr/2025/08/23/la-chine-va-faire-de-ce-gros-defaut-de-nos-villes-modernes-un-allie-pour-les-refroidir-pendant-les-canicules/

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10.
Recherches documentaires sur les émissions des gaz à effet de serre dans le secteur industriel des ciments avec l’aide de ‘ChatGPT’ :

  • Selon Statista (2023), l’industrie du ciment a généré 2,4 GtCO₂ équivalent, soit environ 6 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre Statista.
  • D’autres estimations situent cette part à 7 % Global Efficiency IntelligenceFinancial Times, voire à 8 % selon le World Economic Forum (2022) World Economic ForumFinancial Times.
  • En clair : entre 6 % et 8 % des émissions globales sont attribuables à la cimenterie.
    2. Quantité totale des émissions{{}}
  • En 2023, la production mondiale de ciment a généré environ 2,4 GtCO₂ équivalent Statista.
  • Une estimation légèrement plus basse indique autour de 2,2 à 2,6 GtCO₂/an proparco.fr.
    3. Origine des émissions dans la fabrication du ciment{{}}
  • Environ 60 % des émissions sont dues à la calcination du calcaire (process emissions), c’est-à-dire la réaction chimique nécessaire à la création du clinker, tandis que 40 % sont liées à la combustion d’énergie fossile (combustibles et électricité) StatistaGlobal Efficiency IntelligenceWikipédiaWikipédia+1.
  • Typiquement, chaque tonne de ciment fabriquée émet près de 900 kg de CO₂ Wikipédia+1.
    4. Principaux pays émetteurs dans le secteur du ciment{{}}

D’après les données disponibles :

  • Chine : Produisait 718 millions de tonnes de CO₂ en 2023, soit près de 50 % des émissions mondiales liées au ciment Statista.
  • Inde, Vietnam, Indonésie : Contribuaient également notablement au niveau mondial avec respectivement  159, 48, et 44 MtCO₂ en 2018 PMC.
  • À l’échelle cumulative (1930–2021), la Chine représente 33,5 % des émissions, l’Asie hors Chine (ROW) ≈ 35,6 %, Europe + USA ≈ 23,98 % et Inde ≈ 6,2 % essd.copernicus.org.
    Récapitulatif comparatif{{}}

Région ou pays

Emissions / Part

Monde (total ciment) 2,2–2,6 GtCO₂ / 6–8 % du total mondial
Chine 718 MtCO₂ en 2023 ( 50 % du secteur)
Inde, Vietnam, Indonésie (2018) 159 Mt (Inde), 48 Mt (Vietnam), 44 Mt (Indonésie)
Cumul 1930–2021 Chine : 33,5 %, ROW (Asie hors Chine) : 35,6 %, Europe+USA : 24 %, Inde : 6,2 %

« « « 

Conclusion{{}}

  • Le secteur cimentier est responsable d’environ 6 à 8 % des émissions mondiales de CO₂, soit entre 2,2 et 2,6 GtCO₂ par an.
  • La Chine domine largement dans ce domaine, à elle seule émettant la moitié des émissions liées à la production de ciment.
  • Les autres grands contributeurs incluent l’Inde, l’Indonésie et le Vietnam.
  • La réduction des émissions passe par deux leviers majeurs : la réduction du clinker (via des substituts) et l’amélioration de l’efficacité énergétique, ainsi que la captation et le stockage du carbone (CCUS).
    Sources actualité sur l’impact climatique du ciment :

Business school teaching case study : who pays for cutting carbon out of making cement ?

https://www.google.com/s2/favicons?domain=https://www.ft.com&sz=32Financial Times Business school teaching case study : who pays for cutting carbon out of making cement ? 20 mai 2025

https://www.google.com/s2/favicons?domain=https://www.reuters.com&sz=32reuters.com Developing nations’ booming cement demand may drive up CO2 emissions, research group says 21 mars 2024

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11.
Note sur le poids du ciment dans les émissions mondiales de CO₂ : il faut comparer avec d’autres grands secteurs d’activités. Voici une vue d’ensemble (données moyennes récentes, entre 2021–2023 selon l’Agence Internationale de l’Énergie – AIE, Global Carbon Project, WEF, etc…), avec l’aide de ‘ChatGPT’ :

🌍 Émissions mondiales de CO₂ par secteur

Secteur / Activité

Part des émissions mondiales

Émissions (GtCO₂/an)

Remarques

Production d’électricité & chaleur{{}}  40 %  15 GtCO₂ Principalement charbon, gaz et pétrole pour centrales électriques et chauffage urbain
Transports (route, aviation, maritime, ferroviaire)  23–24 %  8,5–9 GtCO₂ La route = 75 % du secteur transport
Industrie (hors énergie directe){{}}  20 %  7,5–8 GtCO₂ Inclut ciment, acier, chimie, aluminium
Ciment (sous-secteur industrie)  6–8 %  2,2–2,6 GtCO₂ Émissions de procédé + énergie
Acier{{}}  7–9 %  3,5 GtCO₂ Très énergivore (coke + hauts-fourneaux)
Bâtiments (usage direct énergie){{}}  6 %  2,2 GtCO₂ Chauffage, cuisson, climatisation
Agriculture & usage des sols (AFOLU){{}}  18–20 %  7 GtCO₂eq (dont méthane & N₂O) Inclut élevage, engrais, déforestation

« « « 

📌 Conclusion

  • Le ciment seul émet plus que l’aviation et le transport maritime réunis, et presque autant que l’ensemble des bâtiments résidentiels mondiaux.
  • Les deux piliers industriels CO₂-intensifs sont clairement ciment et acier.
  • La décarbonation du ciment est donc stratégique, car ce secteur est difficile à électrifier et dépend d’une réaction chimique (calcination du calcaire).
    Source -Avec l’aide de ‘ChatGPT’ pour ISIAS.info

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Collecte de documents et agencement, traduction, [compléments] et intégration de liens hypertextes par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant

C :\Users\Jacques\Downloads\jh.jpg

– 24/09/2025

Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales

Site : https://isias.info/

Adresse : 585 Chemin du Malpas 13940 Mollégès France

Courriel : jacques.hallard921@orange.fr

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Mis en ligne bénévolement par le co-rédacteur par Pascal Paquin https://fr.linkedin.com/in/pascal-paquin-a85690296 - comme toutes les autres contributions publiées sur ISIAS !

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