Des chercheurs de la KAUST développent un nouveau nanoplastique pour un éclairage public durable
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Une nouvelle étude, réalisée en collaboration entre la KAUST et la Cité du Roi Abdulaziz pour les Sciences et la Technologie (KACST), montre comment les nanomatériaux peuvent réduire considérablement les émissions de carbone des lampadaires à LED (diodes électroluminescentes). L'équipe de chercheurs estime qu'en adoptant cette technologie, les États-Unis pourraient à eux seuls réduire leurs émissions de dioxyde de carbone de plus d'un million de tonnes.
Le nanomatériau, appelé nanoPE, améliore l'émission de rayonnement thermique depuis la surface de la LED afin d'en réduire la température. Les LED génèrent de la chaleur, ce qui augmente leur température et risque d'endommager leur électronique et d'en réduire la durée de vie. En effet, environ 75 % de l'énergie absorbée par les LED est finalement perdue sous forme de chaleur.
Qiaoqiang Gan , professeur à la KAUST et responsable de l'étude , a déclaré : « Les LED sont des sources lumineuses privilégiées en raison de leur efficacité et de leur durée de vie supérieures. Mais de petites améliorations peuvent les améliorer encore davantage, ce qui peut faire une grande différence en matière de durabilité, car même de petites améliorations ont un impact important lorsqu'elles sont utilisées partout », a-t-il ajouté. Il a ajouté que l'éclairage représente environ 20 % de la consommation annuelle mondiale d'électricité et contribue à près de 6 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre.
Le Dr Hussam Qasem, directeur général du Future Energy Technologies Institute du KACST et contributeur à l'étude, a déclaré : « Notre conception améliore considérablement le refroidissement des LED tout en maintenant une efficacité d'éclairage élevée, ce qui en fait une solution prometteuse pour un éclairage durable en Arabie saoudite. »
Les lampadaires LED classiques dirigent leur lumière vers l'objet à éclairer, c'est pourquoi ils sont orientés vers le sol. Ils sont également conçus pour que le rayonnement thermique reste piégé à l'intérieur de la LED. À l'inverse, les lampadaires recouverts de nanoPE sont littéralement retournés, dirigés vers le ciel et éloignés de l'objet à éclairer.
Cette inversion s'explique par le fait que le NanoPE est conçu de manière à être traversé par la lumière infrarouge, principale source de rayonnement thermique, tandis que la lumière visible est réfléchie. L'étude a montré que plus de 80 % de la lumière infrarouge émise par les lampadaires LED recouverts de nanoPE traverse le nanoPE et continue vers le ciel. En revanche, plus de 95 % de la lumière visible émise se réfléchit sur le nanoPE et revient vers le sol, illuminant la zone située en dessous.
Le NanoPE est fabriqué à partir de polyéthylène, le plastique le plus produit au monde. Pour créer un nanoplastique réfléchissant la lumière de faible longueur d'onde (lumière visible) mais laissant passer la lumière de haute longueur d'onde (infrarouge), les scientifiques ont soigneusement créé des pores de 30 nm seulement – environ 1 000 fois plus petits que l'épaisseur d'un cheveu humain – dans le plastique, puis l'ont étiré pour le transformer en une feuille plus fine.
L'étude peut être lue dans Light: Science & Applications . Les professeurs de KAUST Osman Bakr et Boon Ooi , le chercheur postdoctoral Saichao Dang, les étudiants en master Hasan H. Almahfoudh et le professeur adjoint de KACST Abdulrahman M. Alajlan ont également contribué à ce travail.