Pourra-t-on un jour refroidir nos maisons en envoyant leur chaleur dans le vide interstellaire ?

Les vagues de chaleur répétées posent un défi majeur pour le refroidissement des bâtiments, notamment en évitant les méthodes qui aggravent le changement climatique. La climatisation classique, bien qu’efficace, contribue à 18% de l’augmentation mondiale des émissions de gaz à effet de serre entre 2016 et 2050 selon l’Agence internationale de l’énergie. Face à ce constat, des solutions alternatives, comme le refroidissement radiatif, sont explorées pour réduire la dépendance à la climatisation tout en limitant l’impact environnemental. Ce phénomène naturel, basé sur l’émission de chaleur vers l’espace, pourrait offrir une piste passive et peu énergivore pour rafraîchir les habitations.

Dans les régions ensoleillées comme la Méditerranée, les toits peints en blanc reflètent jusqu’à 90% de la lumière solaire, limitant ainsi leur échauffement. Ce phénomène, appelé rétrodiffusion, réduit la température intérieure des bâtiments de 1 à 4°C et peut abaisser la température extérieure jusqu’à 2°C, atténuant les effets des îlots de chaleur urbains. Contrairement aux miroirs, qui réfléchissent la lumière de manière directe et risquent d’éblouir, la peinture blanche diffuse les rayons dans toutes les directions, offrant une solution plus sûre et accessible. Cette méthode est déjà utilisée dans certaines constructions pour limiter l’usage de la climatisation.

Tous les objets émettent un rayonnement thermique dû à l’agitation des atomes qui les composent. Pour les objets à température terrestre (comme les bâtiments), ce rayonnement se situe dans le domaine des infrarouges invisibles (entre 8 et 14 micromètres). L’atmosphère terrestre présente une fenêtre de transparence dans cette plage de longueurs d’onde, permettant à une partie de ce rayonnement de s’échapper vers l’espace, considéré comme un puits d’énergie à -270°C. Ce phénomène naturel explique la formation de givre sur les pare-brise ou l’herbe au petit matin, même sans gel nocturne. Cependant, en plein soleil, l’énergie reçue (200 à 1 000 watts par mètre carré) dépasse largement celle émise par rayonnement thermique (20 à 100 watts par mètre carré), rendant le refroidissement radiatif inefficace sans optimisation des surfaces.

En 2014, une équipe du professeur Shanhui Fan à Stanford a développé un matériau multicouche à base de dioxyde de silice et de dioxyde d’hafnium, capable d’émettre 40 watts par mètre carré et de refroidir jusqu’à 4,9°C sous la température ambiante. Plus récemment, un film de silicone contenant des microbilles de verre a démontré une dissipation de 93 watts par mètre carré, même en plein soleil. Ces innovations ont inspiré des entreprises comme Cool Roof France, qui proposent des revêtements de toits à base de peinture blanche enrichie de grains de sable ou de coquillages broyés, favorisant un rayonnement thermique accru. Ces solutions restent cependant limitées par leur coût et leur durabilité.

Le refroidissement radiatif présente plusieurs contraintes majeures. En climat tempéré, il peut augmenter les besoins en chauffage l’hiver, car le phénomène s’applique toute l’année. Les toits se salissent rapidement, nécessitant un entretien régulier et coûteux. De plus, l’efficacité dépend de l’exposition du toit et de la propagation du froid vers l’intérieur, ce qui rend les performances difficiles à anticiper. Les panneaux refroidisseurs, qui transportent un fluide caloporteur refroidi par rayonnement, pourraient contourner ces limites en permettant un contrôle saisonnier. Cependant, leur efficacité diminue en présence d’humidité, de CO₂ ou de polluants, limitant leur usage aux régions arides et peu polluées. Leur développement nécessite aussi des matériaux bon marché et non toxiques.