Quand la céramique offre une alternative durable aux systèmes de climatisation
Des chercheurs de l’Université technique de Graz ont développé des murs en céramique poreuse, imprimés en 3D, qui refroidissent l’air grâce à l’évaporation. Testés sur le campus, ils ont permis une baisse d’environ sept degrés et offrent une alternative durable aux systèmes de climatisation.
Crédit image: Helmut Lunghammer - Université technique de Graz.
Un mur rafraîchissant composé de cubes en céramique imprimés en 3D se trouve sur le campus «Neue Technik» de l'Université technique de Graz.
Face à la hausse des températures et à la multiplication des vagues de chaleur, l’Institut d’architecture et des médias de l’Université technique de Graz présente une solution économe en énergie pour lutter contre les îlots de chaleur urbains, indique un communiqué publié récemment par l’université. Le mur est composé de cubes en céramique hautement poreuse imprimés en 3D, qui exploitent un principe physique particulièrement connu dans les régions chaudes et sèches: le refroidissement par évaporation.
Tradition et innovation à Graz «Cela fonctionne depuis des siècles, aussi bien avec les cruches en terre cuite que dans les tours à vent traditionnelles», explique Milena Stavric de l’Université technique de Graz dans le communiqué. L'avancée technologique décisive réside dans l’utilisation de l’impression 3D, qui permet de fabriquer à partir de mélanges d’argile des géométries hautement complexes, poreuses et optimisées sur le plan fonctionnel. «Ces structures spéciales stockent l’eau de manière particulièrement efficace et créent une surface d’évaporation énorme pour un volume réduit.»
Des cultures de champignons et des copeaux de bois comme milieu de culture
Les cubes de 23 cm sont imprimés en 3D à partir d’argile céramique et cuits à basse température, ce qui leur confère une forte porosité. Leur géométrie optimisée absorbe l’eau par capillarité et crée une grande surface d’évaporation, permettant d’extraire efficacement la chaleur de l’air.
Crédit image: Helmut Lunghammer - Université technique de Graz.
Milena Stavric, de l’Institut d’architecture et des médias de l’Université technique de Graz, avec un cube en céramique rafraîchissant.
Afin d’augmenter encore la capacité de refroidissement du mur, l’équipe mène également des expériences avec des approches bio-inspirées au sein du «Shape Lab» de l’institut. Dans ce cadre, des cultures fongiques ainsi que des copeaux de bois sont notamment ajoutés à l’argile en tant que milieu nutritif. Le mycélium – ce réseau filiforme de champignons – se développe à l’intérieur du matériau et forme un réseau fin. Le mélange d’argile et de champignons est imprimé en 3D puis cuit. Le mycélium et les copeaux de bois brûlent et laissent derrière eux un réseau de micro- et macropores, à travers lequel l’eau peut particulièrement bien se répartir à l’intérieur du cube.
Test dans les combles
Un test pratique réalisé dans les combles surchauffés de l’Université technique de Graz a démontré que le mur en céramique pouvait effectivement contribuer à faire baisser les températures. Selon le communiqué, une baisse de température de près de sept degrés Celsius a été mesurée dans un dispositif expérimental contrôlé, à proximité immédiate du cube rempli d’eau. «L’effet rafraîchissant était clairement perceptible dans toute la pièce», explique Kristijan Ristoski, qui, dans le cadre de son mémoire de master, a combiné les cubes avec un circuit d’eau régulable pour former un mur rafraîchissant.
Selon le communiqué, l’équipe teste toutefois également d’autres mélanges de matériaux, notamment la vase du lac de Neusiedl, qui doit être régulièrement dragué afin de freiner l’envasement du plan d’eau. Jusqu’à présent, cette vase lacustre était en grande partie éliminée sans être valorisée ; à l’avenir, ces sédiments pourraient être intégrés dans des processus de construction respectueux des ressources, sous forme de matériau de construction durable issu d’une imprimante 3D.
Principe de refroidissement naturel
Les murs en céramique sont censés offrir une alternative économe en ressources aux systèmes de refroidissement gourmands en énergie et, selon l’Université technique de Graz, conviennent aussi bien aux bâtiments résidentiels et aux immeubles de bureaux qu’aux écoles, aux espaces publics ou aux zones d’attente. L’objectif est de fournir un refroidissement là où les personnes souffrent particulièrement de la chaleur – par exemple dans les villes, où le refroidissement par les arbres est parfois pratiquement impossible.
Le prototype peut être admiré au Musée de la Perception à Graz. De plus, selon le communiqué, un mur de démonstration en argile de deux mètres sur deux a été érigé sur le campus «Neue Technik» de l’Université technique de Graz, dans la Stremayrgasse. Le projet «3D-Printed Ceramic Cooling Walls for Sustainable Urban Architecture» a été réalisé en coopération avec l’Institut de physique du bâtiment, de technique du bâtiment et de génie civil de l’Université technique de Graz et a bénéficié d’un financement de la part de l’Austria Wirtschaftsservice GmbH (aws) dans le cadre du programme « Proof of Concept ».
