Des gels stockeurs de chaleur stabilisent les pièces, testés en petit

Un glaçon dans une boisson la garde fraîche : en fondant, il absorbe de la chaleur sans se réchauffer. Des chercheurs de la Texas A&M University veulent que les bâtiments fassent de même, grâce à une famille de gels qui pourraient être intégrés aux toits, aux murs et aux fenêtres. Ils les appellent salogels : des gels de polymère chargés de sels hydratés, c'est-à-dire de sels qui retiennent de l'eau piégée dans leurs cristaux.

Ces matériaux appartiennent à la famille des matériaux à changement de phase, qui passent de l'état solide à l'état liquide et absorbent ou restituent de la chaleur au cours de ce processus. La paraffine, une cire longtemps utilisée comme référence pour le stockage de chaleur, en fait partie. L'équipe privilégie les sels, qui peuvent stocker plus de deux fois plus de chaleur par volume que la paraffine, résister au feu et être relativement bon marché. Le chlorure de calcium hexahydraté, par exemple, est un sous-produit de la fabrication du carbonate de sodium.

Le hic a longtemps écarté les sels de la construction. Lorsqu'ils fondent, ils deviennent liquides, s'écoulent et se séparent parfois en couches. Les ingénieurs ont tenté de les confiner dans des supports poreux ou des capsules étanches, mais ces solutions limitent généralement le sel à moins de 70 % du matériau, et les capsules compliquent la fabrication. Les salogels empruntent une autre voie : un peu de polymère maintient le sel en place. Les versions à liaisons réversibles, qui peuvent se rompre et se reformer, conservent 80 % à 95 % de la capacité de stockage de chaleur du sel pur.

Les essais restent limités. Dans une maison miniature, un gel à base d'acétate de sodium trihydraté remplissait trois tuyaux sous le plancher, et la restitution de chaleur pouvait être déclenchée dans un, deux ou les trois tuyaux. Dans une maison imprimée en 3D, un revêtement en salogel sur les murs a maintenu l'intérieur nettement plus frais pendant la fonte et beaucoup plus chaud pendant la cristallisation que dans une maison identique sans ce revêtement. Dans les fenêtres, le gel fond le jour et devient transparent, puis cristallise la nuit, restitue de la chaleur et devient opaque.

Les gels plus fermes stockent moins d'énergie, alors que les meilleurs réservoirs de chaleur sont les plus mous. Certains sels restent aussi liquides même lorsque la température baisse assez pour les solidifier, si bien que la restitution doit pouvoir être déclenchée de façon fiable à la demande, et la manière dont le réseau de polymère y parvient est mal comprise. La protection contre l'humidité, la fabrication à grande échelle, la durabilité sur de nombreux cycles de chauffage et de refroidissement, ainsi que les économies d'énergie qu'un bâtiment réel réaliserait, restent autant de questions ouvertes.

Les propriétaires et les constructeurs y gagneraient si ces gels tiennent leurs promesses, grâce à des murs et des toits qui lissent les écarts entre le jour et la nuit, et grâce aux climatiseurs et chauffe-eau dans lesquels le gel pourrait être utilisé comme second moyen de stockage. Les sources ne donnent ni date ni chiffre d'économies. Les prochaines étapes sont la simulation et l'intelligence artificielle, pour prédire quel polymère se dissout dans quel sel, des mélanges de sels aux points de fusion ajustables, ainsi que l'impression 3D ou les fibres de gel, dans le but d'obtenir un matériau résistant et recyclable, durable pendant des années à l'intérieur des bâtiments.