Les cristaux de plastique écologiques éliminent le gaz de la réfrigération

Des scientifiques de l’Université de Cambridge, au Royaume-Uni, des Universités Politècnica de Catalunya et de Barcelone, en Espagne, ont mis au point un moyen de remplacer les gaz organiques utilisés dans la plupart des réfrigérateurs classiques. En utilisant des cristaux de plastique écologiques (de néopentyl glycol sous pression), il peut être possible de construire des systèmes de refroidissement plus sûrs, plus écologiques et plus efficaces.

L’utilisation généralisée de la réfrigération à des fins industrielles et domestiques a révolutionné la société en permettant non seulement d’acheminer des denrées alimentaires dans le monde entier et de les conserver pendant de longues périodes ; mais aussi dans les systèmes de climatisation – de rendre de nombreuses régions de la Terre aussi confortables que possible.

Des cristaux de plastique écologiques révolutionnaires !

Cependant, la plupart des appareils de réfrigération classiques reposent sur la compression et la détente des gaz pour produire leur effet de refroidissement. Cela fonctionne, mais les réfrigérateurs à gaz consomment de l’énergie et les hydrofluorocarbures. Hors, les hydrocarbures (HFC et HC) les plus couramment utilisés sont toxiques. Ils sont également inflammables et moins respectueux de l’environnement.

« Les réfrigérateurs et les climatiseurs à base de HFC et de HC sont également relativement inefficaces. », déclare Xavier Moya, chercheur à la Royal Society du département de science des matériaux et de la métallurgie de Cambridge. « Cela est important car la réfrigération et la climatisation absorbent actuellement un cinquième de l’énergie produite dans le monde ; et la demande de refroidissement ne fait qu’augmenter. »

Un système de réfrigération à semi-conducteurs

Xavier Moya et son équipe proposent alternativement un système de réfrigération à semi-conducteurs. Au lieu de comprimer et d’expanser les gaz, le nouveau système utilise des solides ; notamment le néopentylglycol (NPG, 2,2-diméthylpropane-1,3-diol). C’est un composé organique peu coûteux largement utilisé pour synthétiser des polyesters, des peintures, des lubrifiants et des plastifiants. Cependant, lorsque des cristaux NPG et similaires sont mis sous pression au moyen d’un champ magnétique, d’un champ électrique ou d’une compression mécanique, la structure microscopique change, produisant un effet barocalorique colossal (CBCE). En clair, les cristaux deviennent très froids très rapidement.

C’est un effet qui se voit aussi dans les alliages à mémoire, mais l’équipe affirme que les matériaux organiques sont plus faciles à compresser et moins chers. NPG a des molécules presque sphériques qui ont des liaisons lâches qui tournent librement, ce qui facilite l’induction de l’effet barocalorique. Cela rend également les cristaux de NPG en plastique dans le sens où ils sont malléables plutôt que de former des chaînes polymères.

Selon l’équipe, NPG produit des changements thermiques d’une ampleur sans précédent, comparables à ceux observés dans les HFC et les HC. Moya travaille actuellement avec Cambridge Enterprise, la branche de commercialisation de l’Université de Cambridge, pour produire une version commercialisable de la technologie.

La recherche a été publiée dans la revue Nature Communications.