Des chercheurs de l'Université des Sciences et Technologies du Roi Abdallah (Arabie saoudite) ont mis au point un système de refroidissement passif, qui repose simplement sur de l’eau salée et la chaleur du Soleil. Le système a été conçu avant tout pour les régions du monde particulièrement chaudes et ensoleillées, où l’accès à l’électricité est difficile. Le dispositif tire parti d’un phénomène naturel de « changement de phase » (soit le passage d’un état de la matière à un autre), qui concerne ici des cristaux de sel (qui passent de l’état solide à l’état liquide, sous forme d’ions en solution). Il se trouve que lors de cette dissolution, le milieu extérieur se refroidit : on dit que la transformation est endothermique (elle absorbe de la chaleur).
Les cristaux de sel absorbent de l’énergie lorsqu’ils se dissolvent dans l’eau, produisant ainsi un effet de refroidissement. Cela signifie que si l’on ajoute du sel à de l’eau chaude, cette eau se refroidit rapidement à mesure que le sel se dissout. Les chercheurs qui travaillent sur ce projet expérimental ont testé différents types de sel afin de déterminer lequel est le plus efficace. Leur choix s’est porté sur le nitrate d’ammonium.
Si le nitrate d’ammonium (NH4NO3) s’est révélé plus efficace, c’est parce qu’il est hautement soluble dans l’eau (1180 g/L dans une eau à 0°C et 8710 g/L dans une eau à 100°C) ; son pouvoir de refroidissement est même quatre fois supérieur à celui du meilleur sel suivant, le chlorure d’ammonium. Le nitrate d’ammonium est d’ailleurs communément utilisé dans les mélanges réfrigérants (ainsi que dans les engrais) et s’avère relativement peu coûteux ; de plus, son stockage et sa conservation à long terme ne sont pas difficiles.
Au cours de ses expérimentations, l’équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Peng Wang, a testé le pouvoir de refroidissement de ce sel dans un cas pratique : de l’eau additionnée de nitrate d’ammonium a été placée dans un récipient en métal, qui à son tour a été placé dans une boîte en mousse de polystyrène scellée (pour l’isolation thermique). À mesure que le sel se dissolvait et que l’eau refroidissait, la température du récipient chutait rapidement : en 20 minutes environ, il est passé de 25°C à 3,6°C ; en outre, sa température est restée en dessous des 15°C pendant plus de 15 heures !
Selon les chercheurs, la puissance frigorifique de leur système baptisé NESCOD (pour no electricity and sustainable cooling on-demand) pourrait atteindre jusqu’à 191 W.m-2. Ils précisent que cette approche pourrait non seulement servir au développement de systèmes de refroidissement pour le bâti, mais aussi être utilisée pour réfrigérer les aliments.
Autre point important : une fois la totalité du sel dissous dans l’eau, la chaleur solaire peut être utilisée pour évaporer l’eau du contenant. Il est alors possible de récupérer les cristaux de sel qui se sont reformés, puis de les réutiliser dans le système de refroidissement. « Il est important de noter que la conception de refroidissement passif sépare physiquement et temporellement le refroidissement par dissolution et la régénération du soluté, permettant le stockage et l’utilisation de l’énergie même au fil des saisons », souligne l’équipe. Les chercheurs précisent qu’il est bien entendu possible de faire en sorte que l’eau ne s’évapore pas « à perte » - ce qui serait un comble dans les régions arides du globe ! La majorité de cette eau pourrait par exemple être récupérée, puis réutilisée via l’installation d’un distillateur solaire. Ce système devrait connaître un grand succès, alors que la climatisation représente déjà presque 10 % de la production mondiale d’électricité et que cette part pourrait doubler d'ici 2050.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
