Les jours les plus chauds de l’année, un climatiseur split effectue un tour cruel : il pompe la chaleur d’une pièce directement dans la rue. La machine travaille plus fort, la ville devient plus chaude, le cycle s’accélère. Cette boucle de rétroaction est l’une des raisons pour lesquelles le refroidissement des bâtiments consomme déjà près de 10 % de l’électricité mondiale, une part qui augmente plus rapidement que tout autre usage final. D’ici 2050, l’électricité nécessaire au refroidissement devrait augmenter de 210 % par rapport aux niveaux de 2024, et les émissions de gaz à effet de serre associées devraient tripler sur la même période.
Cette trajectoire est à la fois insoutenable et profondément inéquitable. Une fraction de l’humanité bénéficie de la climatisation tandis que le reste subit des chaleurs extrêmes aggravées par les émissions mêmes que ces machines produisent. Une étude de 2021 dans Nature Communications par Pavanello et ses collègues a projeté que jusqu’à 100 millions de familles en Inde, au Mexique, en Indonésie et au Brésil ne pourront toujours pas s’offrir un climatiseur d’ici 2040, même avec un accès à l’électricité. Les personnes qui ont le plus besoin de refroidissement, qui contribuent le moins aux émissions qui génèrent la chaleur mondiale, sont les moins capables d’acheter une solution.
Ce n’est pas un fossé technologique. C’est un fossé d’équité. Et un nombre croissant de recherches suggère que la réponse la plus prometteuse ne viendra peut-être pas de climatiseurs plus efficaces, mais de bâtiments qui restent frais sans être branchés au réseau électrique.
La fenêtre atmosphérique
Le développement le plus passionnant de la recherche en refroidissement passif repose sur une particularité de la physique connue sous le nom de fenêtre atmosphérique. L’atmosphère terrestre est en grande partie opaque au rayonnement infrarouge, mais elle permet aux longueurs d’onde comprises entre 8 et 13 micromètres de passer presque sans entrave, s’échappant directement vers le froid de l’espace. Les objets au sol rayonnent naturellement la chaleur dans cette bande. Mais ils absorbent également le rayonnement solaire et en réémettent une grande partie dans la basse atmosphère, où les gaz à effet de serre la piègent.
Les matériaux de refroidissement radiatif passif sont conçus pour faire quelque chose de différent : ils réfléchissent presque toute la lumière solaire entrante tout en émettant simultanément un rayonnement infrarouge dans la bande de 8 à 13 micromètres où l’atmosphère est la plus transparente. L’effet net : une surface peut refroidir en dessous de la température ambiante sans consommer un seul watt d’électricité.
Une revue complète de Santamouris et Vasilakopoulou, publiée dans Nature Reviews Clean Technology plus tôt cette année (DOI 10.1038/s44359-026-00177-y), répertorie les progrès rapides de ces technologies et des stratégies passives connexes. L’article examine les développements dans le contrôle solaire intelligent, la ventilation naturelle et mécanique, les surfaces radiatives, la dissipation évaporative et les systèmes hybrides.
Parmi elles, le refroidissement radiatif a attiré le plus d’attention des scientifiques des matériaux car il promet quelque chose qui ressemble presque à de la magie : une surface qui se refroidit en regardant le ciel.
Une peinture qui bat la chaleur
Les avancées les plus pratiques concernent les revêtements et peintures applicables aux bâtiments existants. Les chercheurs ont développé des matériaux multicouches qui emprisonnent des poches d’air microscopiques, créant des structures qui diffusent la lumière solaire tout en maximisant l’émission de chaleur. Une étude de 2022 par Hu et ses collègues dans Composites Part A a rapporté un revêtement avec une telle structure qui a abaissé la température de surface de 5,26 degrés Celsius et réfléchi 97 % de l’énergie solaire entrante.
Une approche différente, décrite par Zhao et ses collègues dans Science en 2023, utilise des peintures chargées de microsphères et nanosphères d’oxyde de silicium et d’oxyde d’aluminium. Les deux tailles de particules fonctionnent ensemble : les plus grandes microsphères diffusent la lumière visible et ultraviolette, tandis que les plus petites nanosphères améliorent l’émission dans la bande critique de 8 à 13 micromètres. Le résultat est une peinture fabricable à grande échelle, applicable avec un équipement ordinaire, ne nécessitant aucun entretien.
D’autres groupes ont poursuivi le refroidissement radiatif par des verres spécialisés, des gels transparents et des films flexibles qui peuvent être installés sur les fenêtres existantes. Ce qui unit ces matériaux, c’est qu’ils ne nécessitent aucun apport énergétique continu et aucune pièce mobile. Une fois installés, ils restent simplement sur l’enveloppe du bâtiment, rayonnant continuellement la chaleur vers l’espace pendant que le soleil tape.
Au-delà du refroidissement radiatif
Les surfaces radiatives sont l’innovation la plus spectaculaire, mais elles sont loin d’être la seule stratégie passive. La revue de Santamouris et Vasilakopoulou met également en lumière les avancées dans les systèmes d’ombrage automatisés, tels que les stores et les lamelles qui suivent la position du soleil, déjà courants dans les bâtiments commerciaux des pays plus riches. Les conceptions de ventilation naturelle qui canalisent le flux d’air à travers les bâtiments peuvent réduire considérablement les températures internes. Le refroidissement par évaporation, qui utilise la chaleur latente de l’eau pour absorber l’énergie thermique, reste efficace dans les régions sèches. Et les systèmes hybrides qui associent de petites quantités d’assistance électrique à des éléments majoritairement passifs peuvent offrir le meilleur équilibre pour certains contextes.
Une étude de 2025 par Kousis et Santamouris dans Solar Energy (volume 302, article 114038) a examiné l’efficacité à long terme de ces stratégies passives dans des scénarios de changement climatique projetés. L’analyse a révélé que les systèmes passifs bien conçus restent efficaces même lorsque les températures augmentent, bien que leurs performances se dégradent dans des conditions extrêmes au-delà des normes historiques. Cela suggère que le refroidissement passif n’est pas un substitut permanent aux systèmes mécaniques dans tous les contextes, mais qu’il peut réduire considérablement la charge que les systèmes actifs doivent supporter, diminuant à la fois la demande énergétique et les coûts d’équipement.
Les implications pour l’équité sont directes. Une famille qui ne peut pas s’offrir un climatiseur split, encore moins l’électricité pour le faire fonctionner, peut toujours bénéficier d’un toit peint avec un revêtement de refroidissement radiatif ou d’un bâtiment conçu avec des fenêtres ombragées et une ventilation traversante. Ces interventions ne nécessitent pas qu’un ménage possède un équipement coûteux ou paie une facture d’électricité mensuelle. Ce sont des améliorations ponctuelles en capital, et pour de nombreux matériaux, le coût diminue rapidement à mesure que la fabrication passe à l’échelle.
Néanmoins, les chercheurs mettent en garde contre le fait de considérer le refroidissement passif comme une solution miracle. La poussière et la pollution peuvent dégrader les performances radiatives avec le temps. L’humidité limite les approches par évaporation. Les canyons urbains denses bloquent la vue du ciel dont les surfaces radiatives ont besoin. Et dans les climats les plus chauds et les plus humides, les systèmes passifs seuls peuvent ne pas suffire, en particulier pour les populations vulnérables comme les personnes âgées ou celles ayant des conditions médicales.
Le refroidissement comme justice climatique
Le cadrage est important. Pendant des décennies, l’hypothèse dominante dans la politique énergétique a été que la solution à l’augmentation de la demande de refroidissement est une climatisation plus efficace : des joints plus serrés, de meilleurs réfrigérants, des compresseurs plus intelligents et des mises à niveau du réseau pour gérer la charge. Ce sont des objectifs louables, mais ils supposent que le problème est un fossé technologique : rendre le refroidissement abordable en réduisant le coût et l’empreinte énergétique des machines.
La recherche raconte une histoire différente. Le fossé n’est pas principalement technologique. Il est structurel. Les ménages les moins susceptibles de posséder un climatiseur sont aussi ceux qui vivent le plus souvent dans des bâtiments mal isolés, dans des quartiers d’îlots de chaleur avec peu de couverture arborée, et dans des pays aux réseaux électriques peu fiables. Pour ces ménages, un climatiseur plus efficace n’est pas une solution si l’appareil lui-même est inabordable.
Le refroidissement radiatif passif inverse cette logique. Il s’adresse au bâtiment, pas à l’appareil. Il réduit le besoin de refroidissement mécanique à la source, abaissant le seuil de ce qu’un climatiseur doit atteindre lorsqu’un est nécessaire. Dans de nombreux cas, il peut éliminer complètement ce besoin pendant une grande partie de l’année. Un article de 2021 par Feng et ses collègues dans Nano Energy a constaté que les matériaux de refroidissement radiatif pourraient réduire les charges de refroidissement de pointe de pourcentages à deux chiffres dans les climats chauds, retardant ou évitant potentiellement le besoin d’acheter des systèmes mécaniques.
Le monde est en voie d’ajouter l’équivalent de 4 000 gigawatts de capacité de refroidissement d’ici 2050, selon les projections de l’Agence internationale de l’énergie : approximativement toute la capacité actuelle de production d’électricité des États-Unis. La majeure partie de cette croissance proviendra de pays d’Asie, d’Afrique et d’Amérique latine où les températures augmentent le plus rapidement et où les revenus sont les plus bas. Que cette demande soit satisfaite par des machines ou des bâtiments plus intelligents déterminera non seulement les trajectoires d’émissions, mais aussi qui aura le droit d’être au frais.
Les technologies de refroidissement passif ne remplaceront pas la climatisation partout. Elles n’en ont pas besoin. Ce qu’elles offrent, c’est un point de départ différent : un monde dans lequel le refroidissement n’est pas une marchandise à acheter, mais une propriété de l’environnement bâti, accessible à quiconque se trouve sous un toit.
Le fossé d’équité dans le refroidissement n’est pas comblé en donnant à tout le monde la même machine. Il est comblé en veillant à ce que les personnes qui ont le plus besoin de soulagement de la chaleur aient des bâtiments qui les aident à rester au frais par elles-mêmes. Ce n’est pas un problème technologique. C’est un problème de conception, un problème de politique publique, et de plus en plus un problème soluble.
Traduit par Lydie