L'eau de pluie récupérée sur les toits pourrait devenir une arme secrète contre les fortes chaleurs, après l'été caniculaire qu'a connu l'Europe.

De nouvelles recherches de l'Université de Manchester, au Royaume-Uni, ont modélisé un système qui stocke l'eau de pluie récupérée sur les toits et la pulvérise automatiquement sur les bâtiments en période de forte chaleur.

L'étude, publiée dans la revue scientifique Earth's Future (source en anglais), a montré que des toits plus frais transmettaient moins de chaleur à l'intérieur des bâtiments, réduisant le recours à la climatisation et donc la consommation d'énergie habituellement nécessaire au refroidissement.

Moins de climatisation signifie aussi moins de rejets de chaleur dans la ville. Ensemble, ces effets pourraient contribuer à faire baisser les températures urbaines, à réduire le nombre de jours de canicule et à atténuer l'intensité des épisodes de chaleur extrême, selon les chercheurs.

Les toits peuvent servir de refroidissement stratégique pour les villes

L'étude, qui prend la ville de Tokyo comme cas d'étude, suggère que le moment où les arroseurs sont déclenchés, par exemple lorsque le toit atteint une certaine température, a davantage d'impact que la taille du réservoir ou la quantité d'eau utilisée.

Elle a également montré que plus grand n'est pas toujours synonyme de mieux. En réalité, des réservoirs très volumineux n'apportent que "modestes réductions supplémentaires" de la consommation d'énergie et des épisodes de chaleur extrême, tandis que l'ajout d'eau ne se traduit pas toujours par un rafraîchissement accru, une partie restant sur le toit au lieu de s'évaporer.

"Les villes du monde entier sont confrontées à des difficultés croissantes liées aux épisodes de chaleur extrême", explique le principal auteur, le docteur Zhonghua Zheng, de l'Université de Manchester.

"La climatisation peut aider à protéger les populations et à assurer leur confort, mais elle consomme aussi de grandes quantités d'énergie et rejette de la chaleur supplémentaire dans l'environnement urbain. Notre étude montre que récupérer l'eau de pluie sur les toits et l'utiliser de manière stratégique pour le rafraîchissement pourrait offrir une solution concrète pour réduire à la fois la demande d'énergie et les températures urbaines."

Le docteur Zheng ajoute que les bénéfices de la récupération de l'eau de pluie sur les toits deviennent "encore plus importants lors des années les plus chaudes", ce qui laisse penser que cette approche pourrait devenir de plus en plus cruciale à mesure que le climat continue de se réchauffer.

L'étude pourrait aider les autorités locales et les urbanistes à évaluer la manière dont des systèmes de rafraîchissement à base d'eau de pluie pourraient fonctionner dans leurs propres régions, tout en tenant compte d'aspects pratiques comme les coûts et la disponibilité de la ressource.

"Le réservoir d'eau de pluie offre également un co-bénéfice en réduisant les ruissellements urbains extrêmes", souligne Junjie Yu, doctorant à l'Université de Manchester.

"Cette approche illustre une 'solution naturelle à des défis naturels', dans laquelle l'eau de pluie est utilisée comme ressource naturelle pour atténuer à la fois le stress thermique et les extrêmes hydrologiques."

Pourquoi la climatisation n'est pas la meilleure façon de lutter contre la chaleur extrême

L'Agence internationale de l'énergie (AIE (source en anglais)) estime que le refroidissement des espaces, composé principalement de la climatisation mais incluant aussi les ventilateurs, a consommé environ 2 100 térawattheures (TWh) d'électricité en 2022. Cela représente environ 7 % de l'électricité mondiale cette année-là.

Les experts avertissent que le nombre d'unités de climatisation pourrait tripler au cours des trois prochaines décennies, pour atteindre un chiffre vertigineux de 5,5 milliards d'installations, à mesure que les chaleurs extrêmes deviennent la nouvelle normalité.

Cette tendance suscite des inquiétudes : la hausse de la demande risque de mettre davantage sous pression un réseau énergétique européen déjà fragilisé et de faire grimper en flèche les émissions.

Si la climatisation peut théoriquement être alimentée par des énergies propres comme l'énergie solaire, des inquiétudes subsistent concernant l'utilisation de réfrigérants comme les hydrofluorocarbures et les hydrochlorofluorocarbures. Ce sont de puissants gaz à effet de serre qui retiennent des milliers de fois plus de chaleur dans l'atmosphère que le CO2.

L'UE et le Royaume-Uni éliminent progressivement les gaz fluorés au profit de réfrigérants naturels comme les hydrocarbures (par exemple le propane) et le CO2, beaucoup moins nocifs pour le climat, même si l'inflammabilité du propane complique leur installation.

Par ailleurs, le simple fait d'absorber la chaleur à l'intérieur des logements pour la rejeter à l'extérieur contribue à l'effet d'îlot de chaleur urbain. Il se produit lorsque la chaleur est piégée entre les grands bâtiments et absorbée par les vastes surfaces d'asphalte et de béton présentes dans les villes, avant d'être relâchée dans l'air.

C'est pour cette raison que les grandes villes subissent généralement un stress thermique plus élevé et des températures maximales plus importantes que les zones rurales voisines.

Comment les "cool roofs" peuvent aussi aider à faire face aux vagues de chaleur

Une étude publiée en 2024 par l'UCL et l'Université d'Exeter a analysé l'effet de rafraîchissement des toits peints en blanc ou dans d'autres couleurs réfléchissantes (appelés "cool roofs") sur la température de l'air à Londres entre juin et août 2018.

Il s'agissait alors de l'un des étés les plus chauds jamais enregistrés dans la ville, avec une température moyenne sur ces trois mois de 19,2 °C, soit environ 1,6 °C de plus que la moyenne pour cette période de l'année.

L'étude conclut que si les cool roofs avaient été largement installés à Londres, la ville aurait pu se rafraîchir en moyenne d'environ 0,8 °C.

"S'ils sont largement adoptés, les cool roofs peuvent réduire de manière significative la température de l'air au niveau du sol dans une ville", explique le principal auteur, le docteur Charles Simpson, de la Bartlett School Environment, Energy & Resources de l'UCL.

"L'effet de rafraîchissement qui en résulte dans l'ensemble de la ville permettrait de sauver des vies et d'améliorer la qualité de vie des habitants dans toutes les zones urbaines."