PartagerRefroidissement radiatif : protéger la glace de la fonte sous l'effet du soleil
Des chercheurs ont développé un film biodégradable en acétate de cellulose qui, grâce à ses propriétés de refroidissement radiatif, protège efficacement la glace soumise au rayonnement solaire de la fonte, avec des applications possibles pour les aliments glacés et les glaciers.
La glace joue un rôle important dans de nombreux aspects de la vie, allant de la conservation des aliments aux sports de glace et aux écosystèmes, incitant ainsi à protéger la glace de la fonte sous l’effet du rayonnement solaire . Fondamentalement, la glace fond sous la lumière du soleil en raison du déséquilibre de flux d'énergie entre la lumière solaire entrante et le rayonnement thermique sortant.
Le développement de la bio-ingénierie dans le refroidissement radiatif diurne offre une stratégie intéressante pour équilibrer les flux d'énergie. Les scientifiques ont utilisé une gamme de matériaux et de structures dans ces travaux prometteurs, notamment des structures photoniques multicouches ou à motifs, des polyfilms poreux à base de nanoparticules, du bois rafraîchissant et des peintures super blanches avec une réflectivité solaire supérieure à 0,95.
Le refroidissement radiatif peut donc permettre d'équilibrer les flux d'énergie sans consommation d'énergie et protéger ainsi durablement la glace.
Pour conserver la glace sous la lumière du soleil, plusieurs exigences strictes doivent être respectées. Par exemple, une augmentation de la puissance de rayonnement nette de 70 à 110 Wm-2 peut empêcher la glace ou les aliments glacés de fondre sans froid artificiel supplémentaire.
Dans une étude publiée dans Science Advances (1), une équipe de scientifiques présente un film de refroidissement radiatif de conception hiérarchique développé à partir de molécules d'acétate de cellulose (AC) abondantes et biodégradables. Le film contient des nanofibres connectées pour former plusieurs pores de tailles variables, afin de diffuser et réfléchir idéalement la lumière du soleil.
Ils ont surveillé l'évolution de la température d’aliments glacés emballés dans différents matériaux sous la lumière naturelle du soleil extérieur. Grâce aux propriétés optiques des matériaux d'emballage, les aliments glacés recouverts du film AC ont été conservés en dessous de 0 °C pendant 5,5 heures. Le matériau a permis une conservation passive très efficace avec une intégrité de 98 % après 80 minutes d'ensoleillement.
À l'aide d'expériences sur des modèles climatiques, les scientifiques ont également montré comment le film AC protégeait efficacement des formations de glace, tels que les glaciers à des latitudes élevées. Sa conception et son excellente capacité de refroidissement radiatif ont permis de diminuer la température de surface aux hautes latitudes de 4 °C.
(1) https://phys.org/news/2022-02-radiative-cooling-ice-sunlight-iced.html