Les scientifiques ont développé une nouvelle méthode de réfrigération révolutionnaire appelée refroidissement ionocalorique, offrant une alternative potentiellement plus sûre et plus respectueuse de l’environnement aux systèmes traditionnels. Cette avancée, lancée par des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory et de l’Université de Californie à Berkeley, pourrait remodeler la façon dont nous refroidissons tout, des maisons aux processus industriels.
Le problème de la réfrigération actuelle
La réfrigération traditionnelle repose sur des fluides qui absorbent la chaleur lors de leur évaporation et la restituent lors de la condensation – un processus efficace mais qui utilise souvent des réfrigérants nocifs. Beaucoup de ces substances ont un potentiel de réchauffement planétaire (PRG) élevé, contribuant ainsi au changement climatique. L’Amendement de Kigali engage les nations à réduire considérablement la production de ces hydrofluorocarbures (HFC) nocifs, créant ainsi un besoin urgent de solutions alternatives viables.
Comment fonctionne le refroidissement ionocalorique
Le refroidissement ionocalorique exploite l’absorption ou la libération de chaleur qui se produit lorsqu’un matériau change de phase, comme la fonte des glaces. Contrairement aux méthodes traditionnelles, elle ne repose pas sur l’évaporation ou la compression. Au lieu de cela, il utilise des ions (particules chargées) pour manipuler le point de fusion d’un matériau. L’ajout de sel sur les routes en hiver pour empêcher la formation de glace est un exemple familier de la mise en œuvre de ce principe.
L’idée principale consiste à faire subir à un fluide des changements de phase en utilisant un courant électrique pour déplacer les ions, modifiant ainsi efficacement la température. Les chercheurs ont testé cette approche en utilisant des sels d’iode et de sodium avec du carbonate d’éthylène, un solvant également utilisé dans les batteries lithium-ion. Notamment, ce système pourrait être « GWP négatif » puisque la production de carbonate d’éthylène utilise du dioxyde de carbone comme intrant.
Principales conclusions et performances
Les expériences ont démontré un changement de température de 25°C (45°F) en utilisant moins d’un volt de charge, dépassant l’efficacité d’autres technologies « caloriques » (qui reposent sur les changements thermiques dans les matériaux). La recherche, publiée dans Science, suggère que ce cycle pourrait égaler, voire dépasser, les performances des réfrigérants actuels.
Mise à l’échelle et développement futur
Le plus grand défi consiste désormais à faire passer cette technologie du laboratoire à la viabilité commerciale. Les chercheurs testent activement différentes combinaisons de sels pour optimiser les performances. Une autre équipe a déjà publié des résultats sur un système très efficace utilisant des sels à base de nitrate, recyclés à l’aide de champs électriques et de membranes.
« Nous disposons de ce tout nouveau cycle et cadre thermodynamique qui rassemble des éléments de différents domaines, et nous avons montré que cela peut fonctionner », a déclaré Prasher. “Il est désormais temps d’expérimenter pour tester différentes combinaisons de matériaux et de techniques afin de relever les défis d’ingénierie.”
Cette recherche représente une étape importante vers des solutions de refroidissement durables. S’il est mis à l’échelle avec succès, le refroidissement ionocalorique pourrait non seulement respecter, mais dépasser les normes existantes en matière d’efficacité, de sécurité et d’impact environnemental.
