Le laboratoire JC STEM de bioéconomie circulaire (The Lab) de l’Université de la Ville de Hong Kong (CityUHK) a récemment réalisé une avancée majeure dans le domaine des technologies de développement durable. Une équipe de recherche dirigée par le professeur Lee Duu-Jong, directeur du Laboratoire et professeur au Département de génie mécanique, a mis au point une « enveloppe de bâtiment tous temps » bio-inspirée qui se refroidit grâce à la lumière du soleil et récupère l’énergie de la pluie, ainsi qu’un système de production d’hydrogène solaire « turbocompressé » alimenté par des ions de cuivre à faible coût.

Ces innovations offrent une voie transformatrice pour la conservation de l’énergie urbaine et la production d’énergie propre, renforçant l’engagement du laboratoire à traduire la recherche de pointe en avantages sociaux concrets.

Sous la direction du professeur Lee, le laboratoire s’attache à transformer le modèle linéaire traditionnel « extraire-produire-jeter » en un cadre de bioéconomie circulaire. « Le cœur d’une bioéconomie circulaire réside dans la création de systèmes en boucle fermée permettant le recyclage continu des ressources tout au long du cycle de production et de consommation », a déclaré le professeur Lee.

S’inspirant de la structure foliaire stratifiée de la plante Tillandsia, Zeng Yijun, doctorant au département de génie mécanique (MNE), a mis au point « BRIDGE skin », un revêtement de bâtiment tous temps, pouvant être peint. Cette technologie permet aux enveloppes de bâtiments – toitures et murs compris – d’exploiter des ressources naturelles gratuites pour réaliser des économies d’énergie et produire de l’électricité, quelles que soient les conditions météorologiques.

Par temps ensoleillé, le revêtement réfléchit plus de 95 % de l’énergie solaire et rejette la chaleur emmagasinée sous forme de rayonnement infrarouge dans l’espace. Cela permet de réduire la température de surface jusqu’à 9,5 °C en dessous de la température ambiante, diminuant ainsi considérablement la consommation d’électricité liée à la climatisation.

Lors des averses, l’impact des gouttelettes d’eau déclenche des impulsions électriques. Cette énergie est suffisante pour alimenter directement de petits écrans à cristaux liquides (LCD) ou des capteurs sans fil.

Traditionnellement, l’intégration d’électrodes et de couches de captation d’énergie compromet souvent la capacité d’un matériau à réfléchir la lumière du soleil et à rayonner de la chaleur. S’inspirant de la structure stratifiée des plantes épiphytes Tillandsia, l’équipe a surmonté cette limitation.

Grâce à une conception stratifiée, la couche extérieure gère le contact des gouttelettes, accélérant le mouvement de l’eau et l’auto-nettoyage, tandis que les couches enterrées sont responsables de la réflexion de la lumière du soleil, de la dissipation de la chaleur et du stockage de la charge, garantissant une efficacité maximale sans compromis.

De plus, la possibilité de peindre le revêtement facilite grandement son application aux rénovations de bâtiments existants par rapport aux dispositifs de production d’énergie rigides traditionnels, ce qui démontre une immense valeur pratique.

Une autre avancée majeure est le système de production d’hydrogène écologique, fonctionnant en circuit fermé 24h/24 et 7j/7, mis au point par le Dr Mak Chun Hong, chercheur postdoctoral chez MNE. Les procédés conventionnels de production d’hydrogène dépendent actuellement fortement de métaux coûteux et rares comme le platine, ce qui rend difficile une production à grande échelle.

L’équipe de recherche a réussi à remplacer le platine par des ions cuivre abondants, stables et peu coûteux. Cette découverte a permis de déclencher une réaction chimique dynamique très efficace, capable de produire de l’hydrogène même à la lumière du flash d’un smartphone.

Le système utilise des ions cuivre pour créer un cycle d’auto-régénération, permettant une production continue d’hydrogène tout en recyclant ses propres déchets chimiques. Le principe repose sur la capture d’un état temporaire d’« hydrure de cuivre », lui permettant de stocker de l’énergie à la lumière et de continuer à libérer de l’hydrogène dans l’obscurité, assurant ainsi une production de carburant vert 24h/24.

Le professeur Lee a comparé ce système à un « turbocompresseur chimique » utilisant le cuivre comme amplificateur cinétique. Cette avancée majeure ouvre la voie à la production en masse d’un carburant zéro émission abordable, adaptable et disponible 24 h/24.

Ces technologies rentables et autonomes constitueront un important réservoir d’énergie propre pour Hong Kong et la région de la Grande Baie, renforçant ainsi leur résilience face à la volatilité du marché mondial de l’énergie. Le professeur Lee a souligné que le laboratoire se consacre au développement de technologies clés favorisant l’économie circulaire des ressources dans les environnements urbains à forte densité, optimisant ainsi l’utilisation des espaces architecturaux.

« Le laboratoire JC STEM de bioéconomie circulaire continuera de stimuler la transposition des résultats de la recherche en applications pratiques », a déclaré le professeur Lee.

« Grâce à une collaboration entre la recherche, le monde universitaire et l’industrie, nous visons à établir des alliances industrielles qui tirent parti des atouts de recherche de CityUHK pour développer des villes intelligentes circulaires à faibles émissions de carbone, soutenant directement le 15e plan quinquennal national et les objectifs de neutralité carbone du plan d’action climatique de Hong Kong à l’horizon 2050. »

https://www.cityu.edu.hk/en/media/press-release/2026/05/31/jc-stem-lab-of-circular-bio-economy