Une version carrée de 102 mm du dispositif (à gauche) est testée sur un toit du MIT – à droite, un dispositif utilisant uniquement le refroidissement par évaporation, à des fins de comparaison.
Dans certains des pays les plus chauds du monde, où les systèmes de refroidissement sont les plus nécessaires, l’infrastructure requise pour alimenter ces installations fait souvent défaut. Un nouveau système pourrait y remédier, car il offre de multiples effets de refroidissement sans utiliser d’électricité.
S’appuyant sur des recherches antérieures, le système conçu par le MIT combine le refroidissement par évaporation, le refroidissement par rayonnement et l’isolation thermique. Il fournit jusqu’à 10,5°C de refroidissement par rapport à la température ambiante, et se présente sous la forme d’un panneau composé de trois couches de matériaux différents.
Ce panneau peut être placé au-dessus ou autour d’un article qui doit être maintenu au frais, comme une boîte contenant des denrées périssables telles que des aliments ou des médicaments. Selon le MIT, cette technologie pourrait « permettre de conserver les aliments en toute sécurité pendant environ 40 % de plus dans des conditions très humides » ou « tripler la durée de conservation dans des conditions plus sèches ». Elle pourrait également être utilisée pour refroidir l’eau utilisée dans les climatiseurs, ce qui permettrait à ces appareils de consommer moins d’énergie tout en restant aussi efficaces.
La couche inférieure du système est un matériau semblable à un miroir, qui reflète la lumière solaire entrante. Cela empêche le rayonnement infrarouge des rayons du soleil de chauffer l’objet couvert. Au milieu se trouve un hydrogel poreux, composé principalement d’eau. Lorsque cette eau liquide est chauffée, elle s’évapore en vapeur qui monte vers la couche supérieure.
Cette couche supérieure est un type d’aérogel, composé principalement de poches d’air contenues dans des cavités en polyéthylène. La vapeur d’eau et les rayons infrarouges réfléchis peuvent traverser l’aérogel, ce qui permet un refroidissement par évaporation et par rayonnement, respectivement.
Cela dit, l’aérogel sert également de couche isolante, empêchant la chaleur ambiante d’atteindre l’article situé en dessous. En outre, comme la couche inférieure, il est également très réfléchissant pour le soleil. Malheureusement, sa production est actuellement assez coûteuse. Les recherches futures se concentreront sur les méthodes permettant de réduire les coûts de production de l’aérogel.
Les autres matériaux utilisés dans le système sont « facilement disponibles et relativement peu coûteux ». L’entretien consisterait uniquement à ajouter de l’eau à l’hydrogel, ce qui ne devrait être fait qu’une fois tous les quatre jours dans les environnements très secs et chauds, ou une fois par mois dans les régions plus humides.
La recherche est dirigée par Zhengmao Lu, Arny Leroy, Jeffrey Grossman, Evelyn Wang, Lenan Zhang et Jatin Patil.
https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(22)00362-9
https://news.mit.edu/2022/passive-cooling-off-grid-0920
