La « fumée gelée » rend les briques de verre solides et super isolantes

Comment un matériau inventé dans les années 1930 pourrait révolutionner la façon dont nous construisons des bâtiments

La mission Stardust de la NASA a réussi à collecter la poussière de la queue d'une comète et à la ramener sur Terre. ... [+] L'aérogel utilisé comme support de collecte a été développé au JPL. Sur cette photo de 2002, on voit le Dr Peter Tsou avec son plateau utilisé lors des essais en vol du vaisseau Stardust ; identique à celui utilisé sur Stardust. (Photo de Ken Hively/Los Angeles Times via Getty Images)

En 1999, la NASA a lancé un vaisseau spatial avec une mission ambitieuse : collecter des échantillons de poussière de la queue d’une comète lointaine et renvoyer certains de ces échantillons sur Terre. Un an après son lancement depuis Cap Canaveral, la sonde spatiale Stardust a collecté ses premières particules de poussière interstellaire. Quatre ans plus tard, il atteint sa cible – la comète 81P/Wild, parfois connue sous le nom de Wild 2 – et déploie son collecteur d’échantillons. Décrit comme ressemblant à «… un bac à glaçons en métal placé dans une raquette de tennis surdimensionnée», le composant principal du collectionneur était un aérogel de silice, une mousse extraordinaire, légère et translucide. Lorsqu’une particule de poussière heurtait l’aérogel, elle s’y enfonçait, ralentissant doucement jusqu’à s’arrêter. L'aérogel maintenait les particules en place, les préservant. Lorsque la capsule de retour d'échantillons est finalement revenue sur Terre en 2006, elle contenait des dizaines de milliers de particules, permettant aux chercheurs et au public d'étudier certains des éléments constitutifs de notre système solaire.

Inventés plus de six décennies plus tôt, les aérogels comptent parmi les matériaux solides les plus légers jamais connus. Bien qu’ils puissent être fabriqués à partir de divers composés chimiques, ceux à base de silice sont les plus courants. Pour en fabriquer un, vous combinez du dioxyde de silicium avec un solvant, produisant un gel humide et poreux structurellement similaire au Jell-O (mais ne vous y trompez pas, il n'est pas comestible*). Vous le soumettez ensuite à un processus appelé séchage supercritique, dans lequel vous mettez sous pression et chauffez le gel en présence d'un fluide (par exemple, du dioxyde de carbone). Lorsque cela est fait correctement, cela élimine le liquide du gel et le remplace par de l'air, sans endommager la structure. La structure solide mais de densité extrêmement faible du gel est laissée pour compte, ce qui donne aux aérogels l'apparence fantomatique pour laquelle ils sont célèbres. Les aérogels de silice ont reçu des surnoms comme « fumée gelée » et « nuage solide », et avec une porosité comprise entre 90 et 99,8 %, les aérogels sont en réalité principalement constitués d'air. Cela les rend non seulement super légers ; cela signifie également qu’ils peuvent être des isolants thermiques efficaces.

Et c’est là que les aérogels de silice ont trouvé le plus d’utilité ici sur Terre.

Rendre les bâtiments plus économes en énergie est un élément clé de notre transition vers un avenir à faibles émissions de carbone. La situation actuelle du secteur n’est pas bonne. Selon l’Agence internationale de l’énergie, l’exploitation des bâtiments représente 30 % de la consommation mondiale d’énergie. Et le Programme des Nations Unies pour l'environnement affirme que plutôt que de diminuer ces dernières années, cette proportion continue d'augmenter ; la demande énergétique des bâtiments a augmenté d’environ 4 % entre 2020 et 2021 – la plus forte augmentation des 10 dernières années.

Cela s’explique en partie par la croissance de la population urbaine – plus de personnes, plus de bâtiments – mais cela semble également avoir été influencé par notre obsession pour les grands gratte-ciel recouverts de verre.

L'isolation contribue à améliorer les performances thermiques d'un bâtiment. Photographe : Sergio Flores/Bloomberg

La conception de l'enveloppe d'un bâtiment (son enveloppe extérieure) et les matériaux utilisés pour sa construction ont un impact énorme sur la consommation énergétique éventuelle du bâtiment. Les murs, les sols, les plafonds, les fenêtres, les cages d'escalier, les portes, les cages d'ascenseur et la toiture se combinent pour dicter les performances thermiques de la structure globale. Cela définit à son tour le coût qui sera impliqué pour maintenir des températures intérieures confortables une fois que le bâtiment sera occupé**.

Améliorer les performances thermiques passe généralement par augmenter l’épaisseur de votre isolant. Ce n’est pas un problème pour les murs opaques en béton, en bois ou en brique. Il existe d’innombrables matériaux isolants sur le marché, notamment ceux fabriqués à partir de déchets et d’autres à base d’aérogel.