La « technologie » de filtre à argile qui aide à lutter contre la chaleur extrême

Nandita Iyer déteste l'eau froide. Et pourtant, lorsque les températures ont grimpé en Inde en mai dernier, atteignant même un niveau record dans sa ville natale de Bangalore, l'auteure de livres de cuisine et blogueuse culinaire savait qu'elle devait faire quelque chose pour rester hydratée.

C’est alors qu’elle s’est tournée vers l’un de ses accessoires d’enfance préférés : la matka, un pot en argile composé de deux types d’argile différents et conçu pour servir de fontaine à boire à la maison.

« J'ai les dents sensibles, donc boire de l'eau réfrigérée est un choc pour mon système ; la matka garde l’eau suffisamment froide pour que la boire soit réconfortante », dit-elle, rappelant comment un chiffon de mousseline mouillé sur le dessus de la marmite a contribué à abaisser encore davantage la température de l’eau.

"Je me suis souvenu à quel point cette eau naturellement froide était agréable pendant les étés chauds de Mumbai quand j'étais enfant, alors lorsque le temps à Bangalore a commencé à se comporter comme celui de Mumbai, j'ai décidé d'acheter un pot similaire."

La matka a des racines très anciennes. Lorsque l'eau remplit le pot d'argile, elle s'infiltre dans tous les pores et fissures. L'eau piégée dans ces pores s'évapore et le processus élimine lentement la chaleur latente de l'eau contenue dans le pot. Le pot se refroidit après avoir perdu de la chaleur par évaporation et l'eau restante à l'intérieur se refroidit également.

Pendant des siècles, les zones rurales de l'Inde se sont donc tournées vers les pots d'argile pour leurs besoins de refroidissement. Les premières traces connues remontent à la civilisation de Harappa, il y a plus de 3 000 ans. Au Brésil, les filtres en argile sont une tradition dans les cuisines et sont encore utilisés aujourd'hui pour stocker de l'eau propre et fraîche.

En tant que personne qui cuisine beaucoup et auteur de Everyday Superfoods , Iyer dit qu'il n'y a presque pas de place dans son réfrigérateur pour refroidir plusieurs bouteilles d'eau, donc sa matka finit également par économiser un espace précieux.

Mais ces dernières années, alors que l’Inde est confrontée à une chaleur extrême, le besoin de froid est devenu plus urgent. Les vagues de chaleur en Inde cet été ont été incessantes, avec une station météorologique à Delhi enregistrant des températures allant jusqu'à 52,3°C, ce qui pourrait constituer un record s'il est confirmé. De 2019 à 2023, le besoin de climatisation lors des journées très chaudes a fait augmenter la demande énergétique moyenne du pays de 28 %.

Les solutions de réfrigération étant désormais vitales à la survie, l’ancienne application de l’argile trouve de nouvelles utilisations bien au-delà des cuisines domestiques.

Une nouvelle vie pour une vieille technologie

Terracotta signifie « terre cuite » en italien et figure en bonne place dans le monde antique, des céramiques chinoises et grecques à l'art égyptien. En portugais, c'est le nom donné à l'argile cuite dans un four.

En 2014, Monish Siripurapu, fondateur et architecte principal de CoolAnt, qui fait partie de Ant Studios près de New Delhi, s'est tourné vers ce matériau ancien avec un regard nouveau.

L'un de ses clients, un fabricant de produits électroniques, avait un problème. Un générateur diesel installé dans ses locaux expulsait tellement d'air chaud dans l'espace entre deux bâtiments que la chaleur était insupportable pour les employés, provoquant des maux de tête et des nausées.

Siripurapu a voulu voir si la terre cuite, combinée à de nouvelles techniques, pouvait aider : « En gardant la nature au centre de tout mon travail, j'ai voulu explorer les technologies émergentes ».

L'idée de la matka a traversé l'esprit de Siripurapu. « L'eau contenue dans le pot d'argile est naturellement froide, car lorsqu'elle s'évapore, elle aspire la chaleur du pot. Et si j'inversais ce processus ? Il m'est venu à l'esprit que nous pourrions refroidir l'air autour de l'argile de la même manière", explique-t-il.

Dans le projet de Siripurapu, de l'eau recyclée est pompée sur la terre cuite. L'eau s'évapore à l'intérieur des pores de l'argile et refroidit l'air ambiant.

Baptisé Beehive (ruche), ce projet comprend entre 800 et 900 cônes d'argile fabriqués à la main et organisés par CoolAnt en nid d'abeille, autour d'un cadre en acier inoxydable.

« L'empilement des cônes à la manière d'une ruche améliore la surface nécessaire à un refroidissement efficace », explique M. Siripurapu.

Depuis sa première installation, l'entreprise a créé 35 tours de refroidissement dans des écoles, des espaces publics, des aéroports et des bâtiments commerciaux dans tout le pays, de Pune à Jaipur.

Outre le modèle de la ruche, l'entreprise a également expérimenté des modèles qui empilent l'argile sous différentes formes, et même un modèle qui n'utilise pas d'eau.

Les chercheurs ont également expérimenté des prototypes de refroidissement en argile. Des étudiants en génie mécanique du Maharashtra, en Inde, ont construit un climatiseur en argile, qui utilisait un ventilateur pour aspirer l'air et l'expulser sur de l'argile humide. Cela a entraîné une baisse de 1,5°C de la température ambiante, ont-ils rapporté.

Les cabinets d'architectes indiens affirment que leurs installations en terre cuite ont produit des chutes de température beaucoup plus importantes – au-dessus de 6 °C, et peuvent refroidir plus naturellement les espaces extérieurs et des bâtiments entiers.

Grâce à des vidéos soumises par des clients et à des visites de sites, CoolAnt affirme avoir enregistré une baisse allant jusqu'à 15°C, en utilisant des modèles comme la Beehive. «C'était bien mieux que ce à quoi nous nous attendions », déclare Siripurapu. Cependant, cette baisse de température dépend des températures humides d’une zone (une mesure de la chaleur et de l’humidité de l’atmosphère).

S'il fait déjà très humide, il ne peut pas y avoir une baisse aussi brutale, car le potentiel d'évaporation est plus faible, note Siripurapu. (Considérez le ciel au-dessus d'une ville comme une éponge humide : s'il y a déjà trop d'eau, elle ne peut plus en absorber.) Et pourtant, même une baisse de température de quelques degrés peut faire une différence cruciale.

Des bâtiments qui respirent

Ant Studio est loin d'être le seul cabinet d'architectes à utiliser l'argile comme solution de refroidissement.

« Au cours des 100 dernières années, les technologies modernes ont révolutionné la manière dont nous refroidissons l'air. Cependant, elles ont eu un impact négatif sur notre environnement", explique Avinash Ankalge, architecte et l'un des cofondateurs de A Threshold, un cabinet d'architecture basé à Bengaluru qui a expérimenté l'argile recyclée pour construire des systèmes de refroidissement passif pour les bâtiments.

« Nous avons recours à l'argile dans un grand nombre de nos projets récents », explique M. Ankalge. « Nous l'utilisons de différentes manières. Par exemple, des tuiles récupérées dans une usine voisine ont été utilisées pour créer des écrans en terre cuite. Les motifs s'inspirent de la nature et enveloppent les bâtiments comme une peau protectrice, explique-t-il.

Dans un immeuble commercial du sud de Bengaluru, l'un des dessins d'A Threshold pour une sorte de treillis en argile a été installé sur le côté sud du bâtiment pour le protéger du soleil.

" Entre midi et trois heures de l'après-midi, lorsque le soleil est le plus intense, l'ombre de la dalle supérieure est projetée sur la dalle inférieure, garantissant ainsi que l'éblouissement ne pénètre pas dans le bâtiment ", explique Ankalge. "Nous appelons cela le principe de l'ombrage mutuel. Ce principe était utilisé dans de nombreuses villes indiennes plus anciennes du Rajasthan, en particulier à Jaipur et Jaisalmer. Il était utilisé dans les maisons, les palais, partout, il y a près de 500 ans."

Dans les conceptions modernes utilisant ce principe, le bâtiment principal commence 3 à 4 pieds (91 à 121 cm) au-delà de l'écran d'argile. Les carreaux sont disposés comme le bec ouvert d’un oiseau, celui du haut projetant des ombres profondes. Un système de gicleurs suspendus – comme ceux activés dans les bâtiments en cas d’incendie, pour pulvériser de l’eau – programmé pour fonctionner pendant les heures les plus chaudes de la journée, assure un refroidissement par évaporation.

"La terre cuite, étant un matériau naturel, est toujours dominée par la végétation, ce qui a un effet de refroidissement supplémentaire". Elle soutient la vie et une biodiversité saine. Il y a encore beaucoup de lumière qui circule à l'intérieur, mais pas de chaleur", explique Ankalge. "Nous créons un microclimat à l'intérieur d'une maison et modérons la chaleur extrême à l'extérieur. C'est également un écran acoustique, car il coupe le bruit extérieur et assure l'intimité des occupants."

Dans une ferme située à 40 km de Bangalore, Threshold a expérimenté des briques en terre cuite comme alternative aux briques ordinaires pour le refroidissement. Ils sont moins chers et meilleurs pour l'environnement, explique Ankalge. Les briques en terre cuite cuisent entre 600 et 700°C, soit la moitié des températures nécessaires pour cuire des briques normales, et on a observé une baisse de température de 5 à 8°C à l'intérieur des bâtiments résultants.

Informations élaborées

Dans leur mission de rafraîchissement des espaces, les cabinets d'architectes font également appel aux artisans indiens de l'argile.

L'un d'entre eux est Dolan Kundu Mondal, qui vit à Calcutta et dont les œuvres d'art en argile ont été récompensées par un prix national. Enfant, Mme Mondal passait ses journées à ramasser de l'argile au bord de la rivière pour mouler de petites poupées, des animaux, des oiseaux et des huttes. Sa maison était également construite avec de l'argile, mais sans aucune étanchéité, si bien qu'à chaque tempête, la maison était complètement détruite. « Ma grand-mère, ma sœur aînée et moi-même coupions des morceaux de paille pour les mélanger à l'argile et reconstruire la maison pour que nous puissions y vivre.

Mondal explique qu'il a toujours rêvé de sculpter quelque chose de nouveau avec de l'argile et qu'il a récemment reçu une offre pour travailler sur la toile d'une maison en terre cuite. « Depuis mon plus jeune âge, j'ai toujours vécu dans l'étreinte de l'argile et l'argile dans mon étreinte », déclare Mondal.

Soumen Maity, vice-président de Development Alternatives, un groupe de réflexion basé à Gurugram, dans le nord de l'Inde, estime qu'il est encourageant de constater que les bâtiments en argile permettent aux artisans ruraux de gagner leur vie, mais qu'il y a aussi des inconvénients.

Les structures supplémentaires en argile dans les bâtiments - telles que les écrans et les panneaux - peuvent prendre beaucoup d'espace dans des villes déjà exiguës. En outre, l'efficacité du refroidissement peut diminuer avec le temps : les micropores de l'argile peuvent être obstrués par des dépôts minéraux, ce qui rend indispensables un nettoyage et un entretien méticuleux.

Si l'argile est utilisée plus largement comme matériau de construction et fabriquée à grande échelle dans des usines, il pourrait y avoir un autre coût caché : plus d'énergie nécessaire pour le transport, souligne Niyati Gupta, associée principale à New Delhi pour le programme sur le climat du groupe de réflexion World Resources Institute.

« Les tuiles d'argile industrielles sont généralement plus lourdes que les briques d'argile traditionnelles fabriquées à la main par les artisans, et elles consomment des sols fertiles [qui pourraient être utilisés pour l'agriculture] », explique Mme Gupta. Les tuiles en terre cuite fabriquées localement et cuites sur place offrent une solution plus écologique, mais à mesure que les besoins en refroidissement augmentent, la production à l'échelle industrielle peut être inévitable.

Pour ceux qui n'ont pas de projet de construction, le stockage de l'eau dans une simple matka reste un élément essentiel de l'été indien, en hommage à la coutume ancestrale.

Dans son livre Everyday Superfoods, Nandita Iyer explique que les pots en argile sont utilisés pour la cuisine et que les bouteilles en argile d'un litre munies d'un couvercle sont désormais également utilisées pour stocker de l'eau.

Pour conserver les bouteilles d'eau en terre cuite en bon état, Nandita Iyer conseille de « bien frotter [les ustensiles en terre cuite] tous les deux ou trois jours avec une brosse en noix de coco et de les placer à l'extérieur, au soleil, pour éviter qu'elles n'accumulent de la mousse ».

Cet article a été publié en anglais sur le site de BBC Future.