Innovation : l'alliage Nitinol pourrait aider à lutter contre le changement climatique

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Le nitinol est un matériau curieux. En surface, il ressemble à n'importe quel autre morceau de fil. Mais l'alliage nickel-titane est environ 30 fois plus pliable que les autres métaux, il peut être tordu dans presque toutes les formes et, plus remarquable encore, il peut reprendre sa forme d'origine.

Il a été développé en 1959 par des scientifiques militaires à la recherche de quelque chose pour protéger les cônes des ogives nucléaires, mais sa flexibilité en a fait le matériau idéal pour les appareils orthodontiques et les cathéters médicaux.

Maintenant, il pourrait trouver une autre utilisation pour atténuer notre crise énergétique.

Alors que les pénuries de pétrole et de gaz causées par la guerre en Ukraine font la une des journaux, un problème d'énergie à combustion plus lente se développe : la nécessité de déployer des millions de véhicules électriques et de remplacer les systèmes de chauffage par les combustibles fossiles.

Cela doublera ou triplera la demande d'électricité au cours des prochaines décennies.

Une étude de RBC le mois dernier a averti que l'Ontario pourrait faire face à des pénuries d'énergie d'ici quatre ans.

Pendant ce temps, le New York Times rapporte qu'entre 1 et 10 % de la masse terrestre des États-Unis pourraient devoir être consacrés à des parcs solaires et éoliens.

Les chiffres varient énormément car personne ne sait avec certitude combien d'électricité sera nécessaire.

Mais une chose est certaine : nous avons besoin de tous les moyens de générer et de stocker de l'énergie propre.

Molly Wood, ancienne journaliste de NPR, désormais investisseur dans la société de capital-risque LAUNCH, affirme que les chercheurs à la recherche de nouvelles sources d'énergie repoussent les limites de la science des matériaux. "J'ai récemment parlé avec une entreprise qui fait une sorte de stockage d'énergie cinétique-magnétique, impliquant un cylindre qui flotte magnétiquement au-dessus du sol - je ne pourrais même pas le décrire", dit-elle. "Quand il s'agit de nouveaux matériaux, absolument toutes les solutions sont sur la table."

Et c'est là qu'intervient le nitinol.

Une startup de Cambridge, en Ontario, appelée Extract Energy, a créé un système qui exploite la mémoire de forme du nitinol pour créer de l'électricité propre. Il prévoit d'exploiter une source d'énergie qui existe toute l'année, mais qui devient visible les froides journées d'hiver : les flots de chaleur qui s'élèvent des bâtiments. "C'est de l'énergie gratuite qui est perdue", déclare Ibraheem Khan, spécialiste des matériaux et directeur général d'Extract Energy.

Les chercheurs ont estimé que 65 % de l'énergie mondiale est perdue sous forme de chaleur résiduelle. Il est relativement simple de capter l'air extrêmement chaud rejeté par les industries lourdes et de le canaliser vers des utilisations telles que le chauffage urbain. Mais il est beaucoup plus difficile de faire fonctionner l'économie pour des endroits comme les centres de données, qui émettent de la chaleur à des températures plus basses.

L'appareil d'Extract Energy, qui ressemble un peu à un conteneur d'expédition, prend cet air chaud résiduel et le fait passer à travers un noyau en nitinol. Cela provoque la contraction et l'expansion répétées du métal, et ce mouvement peut être utilisé pour générer de l'électricité propre.

La technologie est encore au stade de prototype, mais est conçue comme une unité autonome qui pourrait être installée dans un large éventail de bâtiments ou utilisée pour exploiter l'énergie géothermique de la Terre. Il a déjà été testé dans une brasserie à Calgary.

Contrairement aux métaux tels que l'acier et le cuivre, que les humains utilisent depuis des centaines d'années, le nitinol en est à ses balbutiements, dit Khan. Mais à mesure que nous en apprenons davantage sur ce matériau, "la magie devient plus une science", permettant à des appareils comme le sien de devenir plus efficaces.

Des matériaux inhabituels, tels que le nitinol, ou des idées telles que les aimants cylindriques flottants ne seront probablement que de petites parties de la solution à l'énorme défi de rééquiper l'alimentation électrique de la planète dans quelques décennies. L'éolien, le solaire et le nucléaire - probablement la fission mais peut-être un jour la fusion - feront le gros du travail. Mais dans l'effusion d'idées novatrices, Wood voit de l'espoir dans le récit généralement déprimant du changement climatique.

"C'est facile de s'asseoir ici et de dire : 'Nos enfants vont vivre dans un désert.' Mais je pense qu'il y a tout autant de chances que ce soit le contraire : qu'ils puissent vivre dans une utopie énergétique si nous résolvons cela », déclare Wood.

"Et c'est résoluble. C'est littéralement une question de volonté, d'argent et de génie, que nous avons en abondance."

—Découvrez d'autres façons dont de nouveaux matériaux sont utilisés pour lutter contre le changement climatique dans le dernier épisode du nouveau podcast MaRS Solve for X.

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