La peinture la plus blanche jamais conçue existe depuis cinq ans. Elle réfléchit 98,1 % du rayonnement solaire, refroidit les surfaces bien en dessous de la température ambiante sans consommer la moindre énergie, et elle a décroché un Guinness World Record. Quatre ans après sa publication dans ACS Applied Materials & Interfaces, elle n'est toujours pas commercialisée. Si la solution au réchauffement climatique tenait dans un pot de peinture, on pourrait s'attendre à ce que ce pot soit au moins disponible en rayon.
Pour comprendre comment une invention aussi spectaculaire peut rester coincée entre le laboratoire et le monde réel, il faut remonter à ce qui se passe sur un toit ordinaire quand le soleil tape dessus, et surtout à ce qui ne se passe pas.
Le problème que personne ne voit depuis le sol#
Un toit noir en plein soleil monte jusqu'à soixante-dix degrés. Même un toit clair, avec une peinture commerciale dite "réfléchissante", reste cinq à dix degrés au-dessus de la température ambiante. L'énergie absorbée par la surface se transforme en chaleur, qui pénètre le bâtiment, qui déclenche la climatisation, qui consomme de l'électricité, qui émet du carbone. Ce cycle, multiplié par quelques milliards de bâtiments, représente environ dix pour cent de la consommation électrique mondiale, une part de vingt pour cent de l'énergie des bâtiments, et à peu près une gigatonne de CO2 par an. Dans un contexte où les prévisions de l'OMM annoncent des records de chaleur successifs, la boucle ne fait que s'accélérer. Environ deux milliards d'unités de climatisation tournent sur la planète, et les projections pour 2050 montent à cinq virgule cinq milliards.
Le refroidissement radiatif passif casse ce cycle. Le principe est simple sur le papier : une surface qui réfléchit la quasi-totalité du rayonnement solaire et qui émet efficacement dans la fenêtre atmosphérique de huit à treize micromètres (la bande où l'atmosphère est transparente aux infrarouges) peut expulser plus de chaleur vers l'espace qu'elle n'en reçoit du soleil. Elle refroidit sans aucune source d'énergie. Les peintures commerciales "blanches" atteignent entre quatre-vingts et quatre-vingt-dix pour cent de réflectance solaire. C'est bien, mais insuffisant pour descendre en dessous de la température ambiante en plein jour.
Six ans, cent matériaux, et un sel de baryum#
Xiulin Ruan, professeur de génie mécanique à Purdue, a passé six ans à tester plus de cent matériaux candidats. Son équipe a fini par converger vers le sulfate de baryum, un composé minéral courant dans l'industrie des peintures et du papier, mais utilisé ici avec une concentration inédite de soixante pour cent en volume et des particules de tailles variées. Cette dispersion de tailles n'est pas un hasard : chaque diamètre de particule diffuse optimalement une longueur d'onde différente du spectre solaire, ce qui maximise la réflectance sur l'ensemble du spectre visible et proche infrarouge.
Le résultat, publié en 2021 : une réflectance solaire de 98,1 %, avec une émissivité dans la fenêtre atmosphérique entre 0,95 et 0,96. Les mesures de terrain montrent un refroidissement de dix virgule cinq degrés en dessous de la température ambiante la nuit, et de quatre virgule cinq degrés en dessous en plein soleil à midi. Pour mille pieds carrés de toiture, la puissance de refroidissement atteint dix kilowatts, soit cent dix-sept watts par mètre carré. En 2022, l'équipe a développé une version fine de cent cinquante micromètres d'épaisseur (contre quatre cent pour la version initiale), quatre-vingts pour cent plus légère, avec une réflectance de 97,9 %. Cette version utilise du nitrure de bore hexagonal.
Quand j'ai compilé ces chiffres pour la première fois, j'ai refait le calcul trois fois parce que la puissance de refroidissement me semblait absurde pour un revêtement passif. Mais la physique est solide : c'est de la thermodynamique radiative, pas de la magie.
Les toits blancs marchent (là où on les installe)#
Pendant que Purdue peaufinait sa formule en laboratoire, le terrain avançait avec des technologies nettement moins efficaces sur le papier, mais disponibles immédiatement.
Le programme NYC CoolRoofs, à New York, a permis de peindre plus de onze millions de pieds carrés de toitures en blanc, et depuis 2009 les nouvelles toitures y sont soumises à des exigences de réflectance minimale. En Inde, à Ahmedabad, un projet pilote a traité plus de trois mille foyers avec des revêtements blancs. Les résultats sont mesurables : la température de surface du toit baisse d'une trentaine de degrés, la température intérieure de trois à cinq degrés. Les modèles épidémiologiques estiment qu'environ mille cent quatre-vingt-dix décès par an sont évités dans cette seule ville grâce à la réduction de l'exposition à la chaleur. Ahmedabad est aussi la ville qui a mis en place l'un des premiers plans d'adaptation aux canicules en Inde, après la vague de chaleur meurtrière de 2010.
Le Lawrence Berkeley National Laboratory a modélisé un scénario dans lequel tous les toits du monde seraient blancs. Le résultat : un offset équivalent à vingt-quatre gigatonnes de CO2, soit l'équivalent de retirer trois cents millions de voitures de la route pendant vingt ans. Le chiffre est impressionnant. Mais le même labo précise que cet effet ne retarderait le réchauffement que de onze ans. Onze ans, c'est précieux. Mais ce n'est pas une solution au problème, c'est un sursis. La trajectoire que décrit le PNACC-3 repose sur une combinaison de moyens d'action, pas sur un seul.
L'écart entre le labo et le toit#
Pour être franc, c'est la partie de l'histoire qui me pose le plus de questions, parce que les données disponibles ne permettent pas de trancher proprement.
La dégradation est le premier problème. Les revêtements blancs perdent jusqu'à soixante-dix pour cent de leur albédo supplémentaire dans les deux premiers mois d'exposition, selon les mesures de terrain. Sur quelques années, la perte totale atteint vingt à trente pour cent. La poussière, la pollution, les micro-organismes, les intempéries transforment progressivement le blanc en gris. La peinture Purdue, avec sa formulation à base de sulfate de baryum, n'a pas encore fait l'objet de tests de vieillissement à grande échelle. Les performances mesurées sont celles de surfaces fraîchement appliquées. Ce que le revêtement donnera après cinq hivers et cinq étés sur un toit à Toulouse ou à Phoenix, personne ne le sait encore avec certitude.
Le deuxième problème est la commercialisation. Plus de quatre ans après la publication initiale, la peinture ultra-blanche de Purdue n'est toujours pas disponible à l'achat. Le prix cible annoncé est de quarante à cinquante dollars le gallon, ce qui la rendrait compétitive avec les revêtements réfléchissants du commerce. Mais entre un prix cible et un produit en rayon, il y a un gouffre que la recherche universitaire ne peut pas franchir seule. La montée en échelle industrielle, les certifications, les tests de durabilité, la distribution : aucune de ces étapes n'a été franchie publiquement.
L'Union européenne, dans sa stratégie d'adaptation aux trois degrés, mentionne le refroidissement passif des bâtiments parmi les mesures prioritaires. Mais sans produit sur le marché, la mention reste théorique.
Ce que cette peinture dit du problème plus large#
Il y a quelque chose de révélateur dans l'enthousiasme que cette peinture génère. Une solution qui tient dans un pot, qui ne demande ni changement de comportement ni infrastructure nouvelle, qui refroidit "gratuitement" : c'est exactement le genre de récit que le cerveau humain préfère face à un problème systémique. Peindre le monde en blanc, c'est le fantasme de la solution technique indolore, celle qui ne remet rien en question. Et les réseaux sociaux adorent ce genre de promesse, surtout un premier avril.
Sauf que les chiffres racontent une histoire plus nuancée. L'offset de vingt-quatre gigatonnes estimé par le Lawrence Berkeley Lab suppose que tous les toits du monde soient peints, maintenus et repeints régulièrement, un scénario qui relève plus de l'expérience de pensée que du plan d'action. L'objectif de neutralité carbone 2050 repose sur des réductions d'émissions à la source, pas sur des compensations radiatives. Le refroidissement passif est un complément utile, pas un substitut.
Et puis il y a un paradoxe que j'ai mis du temps à formuler clairement. Plus la climatisation se développe (cinq virgule cinq milliards d'unités projetées en 2050), plus le besoin de refroidissement passif devient urgent. Mais plus la climatisation se développe, moins les propriétaires ont d'incitation économique à investir dans un revêtement de toit, puisque la clim est déjà là. Le marché pousse dans la direction opposée au besoin.
Le refroidissement radiatif passif fonctionne. Les toits blancs réduisent la chaleur intérieure, la mortalité estivale, la consommation énergétique. La peinture de Purdue pousse nettement plus loin l'efficacité de cette approche. Mais la solution au réchauffement climatique n'est pas de tout peindre en blanc. C'est de réduire les émissions qui rendent les toits brûlants en premier lieu.
La peinture la plus blanche du monde ne sauvera pas la planète. Ce serait un excellent complément à un effort sérieux de décarbonation, et une jolie anecdote de poisson d'avril, si elle finissait par exister en dehors d'un laboratoire de l'Indiana.
Sources#
- Xiulin Ruan et al., "Ultrawhite BaSO4 Paints and Films for Remarkable Daytime Subambient Radiative Cooling", ACS Applied Materials & Interfaces (2021). pubs.acs.org
- Purdue University, "The Whitest Paint Is Here and It's the Coolest. Literally." (2021). purdue.edu
- Yale Environment 360, "Urban Heat: Can White Roofs Help Cool the World's Warming Cities?". e360.yale.edu
- Lawrence Berkeley National Laboratory, "Cool Roofs Offset Carbon Dioxide Emissions" (2010). newscenter.lbl.gov
- Our World in Data, "Air conditioning causes around... greenhouse gas emissions will change in the future". ourworldindata.org
- Blue Water Healthy Living, "Purdue said its whitest paint could fight climate change. 4 years later, some ask where it's gone." bluewaterhealthyliving.com
