Alors que la société industrielle tente de passer à des modes de fonctionnement plus durables, d’innombrables initiatives sont en cours pour modifier nos modes de vie actuels afin qu’ils aient un impact moins négatif sur notre écosystème. Un projet intéressant concerne le développement d’un béton qui pourrait permettre aux bâtiments de se refroidir naturellement. Pour le réaliser, le consortium MIRACLE, composé de cinq universités et de Microlight3D, s’appuie sur l’impression 3D à l’échelle nanométrique.
Les environnements urbains sont connus pour l’effet d’îlot de chaleur qui génère des températures extrêmes pendant les mois d’été, une tendance qui devrait s’aggraver avec l’augmentation de la chaleur globale et des populations humaines. Si les pouvoirs en place veulent continuer à étendre les villes, ils devront s’attaquer à ce problème. C’est pourquoi un certain nombre de projets sont en cours pour réfléchir la chaleur générée par les bâtiments dans l’espace sous forme de rayonnement infrarouge, un processus connu sous le nom de refroidissement radiatif.
Le plus petit Faucon Millenium de Microlight3D au monde, avec seulement 0,1 millimètre de long. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Microlight3D
Microlight3D est un fabricant français de lithographie sans masque pour l’impression 2D et de polymérisation à deux photons pour l’impression 3D d’objets submicroniques. Le 15 juin, il a été annoncé que l’entreprise avait obtenu le financement européen FET-Open pour développer un béton microstructuré. Le projet consiste à imprimer en 3D des moules suffisamment rigides pour être utilisés pour le béton, mais avec la résolution suffisamment élevée nécessaire pour créer des microtopographies qui permettront de nouvelles formes d’éléments en béton.
“En utilisant du béton microstructuré, les bâtiments pourront se refroidir naturellement et ainsi réduire les “îlots de chaleur urbains” qui se forment dans les villes pendant les canicules estivales, ce qui peut rendre ces espaces insupportables”, a déclaré Denis Barbier, cofondateur & ; PDG de Microlight3D. “Ce matériau de construction structurel, qui peut se refroidir de lui-même, permettra également de réduire la consommation d’énergie utilisée pour la climatisation et sera bénéfique pour le climat en réduisant les émissions de CO2.”
Avec le béton formé à l’aide de ces moules uniques, il sera possible d’insérer des microfibres dans les microtopographies pour créer un “métamatériau photonique” capable de convertir la chaleur du soleil en longueurs d’onde infrarouges qui sont ensuite projetées dans l’atmosphère. À leur tour, les bâtiments fabriqués à partir de ce matériau seraient théoriquement capables de renvoyer la chaleur dans l’espace sans utiliser d’énergie supplémentaire.
Denis Barbier et Philippe Paliard présentent le 1er échantillon de béton micro-structuré. Image reproduite avec l’aimable autorisation de Microlight3D.
L’équipe de MIRACLE a souligné que le béton photonique a des applications au-delà de la construction de bâtiments :
“Si l’application du refroidissement radiatif dans les bâtiments est probablement la plus importante, le concept de méta-béton photonique transcende cette application. La technologie des cellules solaires, par exemple, nécessite de nouveaux matériaux/dispositifs pour refroidir la configuration des cellules solaires. Ici, le défi serait de trouver de nouveaux bétons qui combinent une grande transparence à la lumière du soleil avec une grande capacité d’émission dans la fenêtre atmosphérique. De même, la technologie de MIRACLE s’intéresse à la région infrarouge (IR) du spectre électromagnétique, mais le concept de méta-béton photonique constitue une base exceptionnelle pour de nouvelles applications dans le domaine des télécommunications dans d’autres régions du spectre électromagnétique (par exemple, les technologies dans le GHz et le THz).”
Le projet, qui se déroulera au cours des quatre prochaines années, est dirigé par le Conseil supérieur de la recherche scientifique d’Espagne (CSIC – Madrid), ainsi que par les membres du consortium MIRACLE : Technische Universitat Darmstadt, en Allemagne ; Universidad Publica de Navarra, à Pamplona, en Espagne ; Fundacion Tecnalia Research & ; Innovation, à San Sebastian, en Espagne ; Katholieke Universiteit Leuven, en Belgique ; Politecnico di Torino, en Italie ; et Microlight3D.
Étant donné que Microlight3D se concentre sur la petite échelle, on peut se demander comment ils seront en mesure d’augmenter le rendement de leur processus pour s’attaquer à des éléments aussi grands que des dalles de béton. Une très grande cuve pourrait peut-être être utilisée pour créer les moules massifs, mais il faudra répartir les impulsions laser sur cette grande surface, ce qui pourrait ralentir ou augmenter considérablement la complexité du processus. En outre, l’insertion des microfibres dans le béton posera problème et devra être automatisée si l’on veut que la construction se déroule à un rythme raisonnable.
Néanmoins, de nombreux autres problèmes écologiques liés au béton devront être résolus, notamment les émissions massives utilisées pour produire le béton. Environ 40 % de ces émissions proviennent de l’énergie utilisée pour fabriquer le matériau et 50 % du processus de calcination. Si le premier point peut être résolu en alimentant la production avec des sources renouvelables, le second nécessiterait l’utilisation de béton recyclé, qui ne dispose pas encore d’une infrastructure suffisante.
Il faut également tenir compte de l’énergie nécessaire pour produire cette nouvelle forme de béton et la comparer aux matériaux de construction traditionnels. Des solutions plus simples pourraient consister à peindre les routes et les toits en blanc ou à orner les villes de jardins sur les toits, en plus de réaménager autant que possible.
Comme nous l’avons appris lors de notre entretien avec un expert en logement, les solutions technologiques ne sont peut-être pas aussi puissantes en apparence que les solutions économiques, politiques et sociales. Cela ne veut pas dire que nous ne devrions pas rechercher des matériaux plus durables en général, ce qui devrait être le cas, mais qu’il s’agit de réponses à plus long terme à des problèmes immédiats qui pourraient être mieux résolus en utilisant les bâtiments existants pour loger la population croissante.
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