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Un nouveau béton rafraîchissant mis au point par une équipe internationale promet de refroidir les toitures de plusieurs degrés sous la température de l’air, offrant une alternative passive aux climatiseurs énergivores et un potentiel pour les villes chaudes.
Béton rafraîchissant : principe et résultats expérimentaux
Des chercheurs des États-Unis et de Chine ont présenté dans la revue Science Advances un ciment dont la surface reste significativement plus froide que l’air ambiant, même en plein soleil. Le matériau réfléchit presque l’intégralité du rayonnement solaire et émet simultanément de la chaleur sous forme d’infrarouge dans une fenêtre spectrale qui traverse l’atmosphère ; le résultat est un refroidissement de plus de cinq degrés pendant la journée et allant jusqu’à sept degrés la nuit.
Lors d’un essai sur un toit aux États‑Unis, la surface du nouveau ciment atteignait 33 °C à midi, contre 59 °C pour un béton classique, soit un écart de 26 °C. La température de l’air mesurée ce jour-là était de 38 °C, ce qui montre que la surface du béton pouvait être nettement plus fraîche que l’environnement immédiat.
Ce mode de refroidissement passif pourrait réduire fortement les besoins en climatisation des bâtiments ; des études antérieures indiquent que des matériaux à refroidissement radiatif peuvent diminuer la consommation énergétique liée aux systèmes de climatisation jusqu’à 60 %.
Composition chimique et mécanisme de refroidissement
Structure microscopique et réflexion solaire
Le caractère « rafraîchissant » du ciment tient à sa structure lors du durcissement : de minuscules cristaux se forment à la surface et agissent comme de petits miroirs qui renvoient la lumière solaire. Parallèlement, de nombreux micro‑vacuits se créent dans le matériau et diffusent la lumière dans toutes les directions, accroissant ainsi la réflectance globale et limitant le chauffage de la surface.
Émission d’infrarouge vers le ciel
Les chercheurs ont exploité une fenêtre atmosphérique infrarouge en configurant la composition chimique du ciment pour qu’elle émette de la chaleur dans des longueurs d’onde capables de traverser l’atmosphère et de s’échapper vers l’espace. Cette émission continue d’énergie entraîne une baisse de la température de la surface par rapport à l’air ambiant, à condition d’un ciel clair.
La formulation du nouveau ciment contient des liaisons chimiques riches en groupes aluminium, calcium et soufre ; ces liaisons vibrent lorsqu’elles absorbent de la chaleur et réémettent l’énergie sous forme d’infrarouge.
Impact climatique et potentiels d’économie d’énergie
Outre l’effet de refroidissement, la production de ce ciment génère environ 25 % d’émissions en moins que le ciment traditionnel, qui représente à l’échelle mondiale près de 8 % des émissions de CO₂. En additionnant les gains liés à la réduction des besoins de climatisation et les émissions moindres à la fabrication, les auteurs estiment qu’un bâtiment pourrait économiser près de trois tonnes de CO₂ sur la durée de vie pour chaque tonne de matériau employée.
Dans des villes très chaudes comme Niamey ou Mumbai, les chercheurs indiquent qu’un point d’équilibre climatique pourrait être atteint après 15 à 20 ans d’utilisation ; sur le long terme, l’emploi généralisé de ce type de matériau pourrait même conduire certains bâtiments à afficher un bilan CO₂ négatif.
Le béton rafraîchissant s’inscrit donc dans une logique de construction durable, en combinant réduction des besoins énergétiques pour la climatisation et moindre intensité carbone à la production.
Demande de refroidissement accrue et contexte en Allemagne
La nécessité de solutions de refroidissement plus efficaces devient pressante : les projections montrent que la demande de climatisation pourrait représenter entre 30 % et 50 % de la charge de pointe du réseau électrique d’ici 2050, ce qui ferait presque tripler les émissions liées à cette consommation si rien n’est changé.
En Allemagne, la production d’appareils de climatisation a fortement augmenté : elle a crû de 92 % pour atteindre près de 317 000 appareils l’année dernière, contre 164 700 en 2023, selon l’office statistique fédéral.
Jonas Gerke, chargé du Hitzeschutz à l’Allianz allemande pour le changement climatique et la santé, insiste :
« Städtische Wärmeinseln und unzureichend angepasste Gebäudestrukturen stellen eine enorme Gesundheitsgefährdung für die Bevölkerung dar. »
Il rappelle que la protection contre la chaleur est une question à la fois sociale et sanitaire : les personnes âgées, isolées, à mobilité réduite ou vivant dans des quartiers fortement exposés sont particulièrement vulnérables, et une approche du refroidissement urbain doit intégrer ces dimensions.