Les scientifiques pourraient changer à jamais le fonctionnement des réfrigérateurs

Avant l’arrivée du réfrigérateur moderne, les morceaux d’eau gelée devaient être transportés sur de grandes distances. De nos jours, il est beaucoup plus facile de refroidir les aliments. Le réfrigérateur moderne utilise un système de tuyaux en boucle fermée remplis de produits chimiques réfrigérants pour absorber et diffuser la chaleur. Il s’agit d’une méthode éprouvée qui fonctionne bien, à condition que l’énorme quantité d’énergie qu’elle consomme ou les produits chimiques dangereux pour l’environnement impliqués ne vous dérangent pas. Mais il y a toujours place à l’innovation.

En 2023, des scientifiques de Berkeley ont conçu un nouveau système de réfrigération qui rappelle l’époque où l’on utilisait de la glace à l’eau pour refroidir les aliments. L’article, publié dans Science, appelle cette méthode « cycle de réfrigération ionocalorique » et utilise les propriétés thermodynamiques des changements de phase de l’eau. Lorsque la glace fond en liquide, elle absorbe la chaleur de son environnement. Lorsque l’eau liquide gèle et se transforme en glace, elle libère de la chaleur. Ainsi, si vous pouviez faire fondre la glace à l’intérieur d’un récipient, puis la laisser geler à nouveau à l’extérieur du récipient, vous réfrigéreriez efficacement le contenu du récipient.

Mais comment faire fondre de la glace dans un réfrigérateur ? Les chercheurs ont trouvé une solution intelligente : ajouter des ions chargés. Lorsque des ions ou des sels sont ajoutés à l’eau, ces sels ont pour effet d’abaisser son point de congélation. C’est la même raison pour laquelle l’eau des océans gèle à 28 degrés Fahrenheit plutôt qu’à 32 degrés. L’équipe a donc conçu un modèle de réfrigérateur qui utilise un courant électrique pour ajouter des ions à l’eau lorsqu’elle se trouve à l’intérieur d’un récipient et pour éliminer les ions lorsqu’elle se trouve à l’extérieur du récipient. De cette façon, l’eau peut fondre en un liquide pour absorber quelques degrés de chaleur interne, puis geler pour rayonner la chaleur vers l’extérieur. Le processus est en quelque sorte un exercice d’équilibre, mais il peut s’avérer une alternative écologique à la réfrigération moderne.

Dans une interview accordée à la publication News from Berkeley Lab, le co-auteur du journal, Ravi Prasher, a expliqué que le projet avait trois objectifs en matière de réfrigération : réduire son coût, augmenter son efficacité énergétique et réduire son potentiel de réchauffement climatique. De toute évidence, le nouveau modèle de réfrigérateur pourrait être extrêmement rentable, car il utilise des ingrédients courants. Les expériences de l’équipe ont utilisé de l’eau purifiée, de l’iode et du sodium, des ingrédients que l’on pouvait trouver dans une épicerie.

Le système d’ajout et de retrait des ions de l’eau pourrait également être économe en énergie. Lors des premiers tests, les chercheurs ont pu modifier la température de 25 degrés Celsius en utilisant seulement 0,22 volt. Bien que le modèle n’ait pas encore été construit pour devenir un réfrigérateur fonctionnel, des besoins énergétiques aussi faibles sont tout à fait prometteurs pour remplacer les réfrigérateurs énergivores que nous utilisons aujourd’hui.

Mais économiser sur sa facture d’électricité est une chose, mais sauver la planète du réchauffement climatique en est une autre. Le secteur de la réfrigération, qui comprend la climatisation et les pompes à chaleur, est responsable de près de 8 % de toutes les émissions mondiales de gaz à effet de serre. Une partie de cela vient de la production de l’énergie nécessaire au fonctionnement de tout cela, donc un réfrigérateur plus économe en énergie réduirait les émissions de gaz à effet de serre. Mieux encore, le modèle de l’équipe utilise du sel et de l’eau à la place des gaz hydrofluorocarbonés (HFC) que nous utilisons aujourd’hui dans la plupart des réfrigérateurs. Les HFC, tels que le R134a et le R410a, sont de puissants gaz à effet de serre qui s’échappent souvent des réfrigérateurs et des installations de fabrication mis au rebut. L’équipe a même expérimenté l’ajout de carbonate d’éthylène au système, qui, comme le carbonate de sodium domestique, consomme du dioxyde de carbone lors de sa fabrication. Cela signifie que les réfrigérateurs du futur pourraient non seulement réduire les émissions de carbone, mais aussi extraire le carbone de l’air.