Cornell et le Technion revisitent une ancienne technique de climatisation à l’argile

Dans une étude évaluée par des pairs, les scientifiques affirment avoir mis au point une méthode écologique permettant de fabriquer rapidement et à moindre coût des tuyaux creux en céramique qui refroidissent leur environnement grâce à l’évaporation de l’eau, sans polluer ni recourir au réseau électrique.

Cette recherche a été menée avant que l’Assemblée étudiante de Cornell ne vote, la semaine dernière, la rupture de ses liens avec le Technion, l’un des principaux établissements d’Israël, alléguant que son implication auprès de l’armée israélienne violait le droit international. Les résolutions approuvées par l’assemblée sont soumises au président de l’université, qui peut les accepter ou les rejeter.

Le système, baptisé « CeraPiper », a été développé par Ofer Berman, professeur assistant invité au Technion, spécialisé en design industriel, sous la supervision de Thijs Roumen, professeur assistant à Cornell Tech et directeur du Matter of Tech Lab, ainsi que d’Ethan Zhi Ming Seiz, étudiant de premier cycle en stage d’été à Cornell Tech.

Berman a expliqué au Times of Israel que ses recherches s’inscrivaient en réponse au grave dérèglement climatique, précisant que 2023 avait été l’année la plus chaude jamais enregistrée depuis que les météorologues suivent les températures annuelles, il y a 174 ans.

« La chaleur rend les systèmes de climatisation de plus en plus indispensables », a-t-il souligné.

« Ils rafraîchissent l’intérieur, mais rejettent de l’air chaud dans l’environnement. »

Inquiet de la manière dont les climatiseurs rejettent des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, contribuant ainsi à une hausse dangereuse de la température terrestre, Berman a mis au point un système de refroidissement durable qu’il a baptisé « CeraPiper ».

L’étude de validation de principe de Berman, récemment publiée dans The Association for Computing Machinery, pourrait permettre de développer des tuyaux rafraîchissants qui ne nuisent pas à l’environnement.

« Semblable à la transpiration »

La technologie de refroidissement CeraPiper repose sur l’évaporation simple de l’eau, a expliqué Berman.

Lorsque l’eau s’évapore des tuyaux poreux et non émaillés, elle absorbe la chaleur de l’air, rafraîchissant ainsi la pièce. Ce processus est similaire à la transpiration : lorsque les gens ont chaud, leur corps produit de la sueur qui, en s’évaporant de la peau, emporte avec elle la chaleur corporelle, laissant la peau plus fraîche.

De la même manière, les tuyaux en céramique permettent à l’eau de remonter à leur surface pour s’évaporer, évacuant ainsi la chaleur de l’environnement.

Berman s’est inspiré des techniques de refroidissement traditionnelles du Moyen-Orient, notamment du jarrah égyptien, un pot en argile capable de refroidir l’eau.

Partout dans le monde, les scientifiques s’intéressent de plus en plus à la création de méthodes de refroidissement alternatives en raison du dérèglement climatique, a ajouté Berman.

« Les concepteurs jouent désormais un rôle émergent en tant que développeurs de leurs propres outils de fabrication et systèmes de matériaux, plutôt que comme simples utilisateurs de technologies disponibles dans le commerce », a déclaré Tom Shaked, directeur du laboratoire de robotique architecturale et d’automatisation de la construction à l’université d’Ariel, au Times of Israel.

Shaked n’a pas participé à l’étude.

Au départ, Berman a essayé l’impression 3D pour fabriquer des tuyaux en argile, mais il a jugé que le processus prenait trop de temps ; il a donc décidé de travailler avec une machine utilisée par les potiers pour produire de l’argile.

Les chercheurs ont utilisé un malaxeur d’argile industriel standard, appelé « pugmill », auquel ils ont ajouté une buse sur mesure, appelée « matrice dynamique », que le programme informatique qu’ils avaient développé leur permettait de modifier.

Le programme permet aux chercheurs de modifier le diamètre, la forme et la longueur des tuyaux en argile. La machine peut ainsi produire une grande variété de pièces sur mesure sans interruption.

Comme l’argile reste malléable immédiatement après être passée dans la machine, il est possible de la plier à la main ou de la mouler pour former des courbes complexes.

« Si le design ne nous plaît pas, nous pouvons également la transformer à nouveau en un tas d’argile et recommencer », a précisé Berman.

Une fois la forme souhaitée obtenue, les tuyaux sont durcis dans un four à 900 °C. Les sections peuvent ensuite être assemblées pour construire des structures de refroidissement sur mesure, spécialement conçues pour s’adapter aux dimensions de n’importe quelle pièce ou espace extérieur.

Après 60 heures, « le refroidissement par évaporation a clairement réduit la température » dans la chambre utilisée pour tester le dispositif, a ajouté Berman.

« En combinant le matériel, la conception informatique avancée et le savoir-faire traditionnel en céramique, ce travail transforme le refroidissement par évaporation passif en un élément architectural évolutif », a déclaré Shaked, dont le laboratoire s’efforce d’intégrer des solutions technologiques à l’architecture et à la construction.

Shaked a ajouté que « le savoir-faire environnemental artisanal n’est pas une relique du passé, mais un fondement essentiel pour les innovations dans les technologies de construction à faible consommation d’énergie ».

Berman a déclaré que les tuyaux peuvent désormais offrir « un soulagement thermique grâce au refroidissement par évaporation à petite échelle ».

Cette méthode innovante « ouvre la voie » à des projets allant du refroidissement de bâtiments entiers à la régulation de la température dans les serres.

« Il y a des opportunités passionnantes à explorer pour l’avenir », a ajouté Berman.