Chapitre 2 : Comment la physique a surpassé la chimie
Sergio Girotto
Alors que la chimie cherchait frénétiquement une nouvelle « molécule magique », la thermodynamique, avec ses lois anciennes et inflexibles, nous dirigeait vers les principes de base. En 1995, les recherches au NIST (menées par McLinden et Domanski) avaient sonné le glas : les combinaisons atomiques pour des réfrigérants artificiels sûrs et efficaces étaient épuisés. La « solution chimique » avait montré ses limites, et il était temps que la physique prenne le contrôle. Choisir le dioxyde de carbone pur (R744) signifiait heurter de front un mur physique terrifiant : sa température critique basse de 31,1 degrés.
À Trondheim, le professeur Lorentzen avait déjà imaginé une voie alternative pour dépasser une impasse technologique ou scientifique. Il a émis l’hypothèse qu’au-dessus de cette température, le CO2 ne devrait pas être forcé de se condenser comme les fluides traditionnels. Au lieu de cela, il entre dans un état «transcritique», un gaz dense et agité.
Le rendement énergétique était une merveille avec des propriétés de transfert thermique exceptionnelles, mais le résultat qu’il a engendré était redoutable: il exigeait des pressions de fonctionnement allant jusqu’à 120 bars, contre les pressions plus faibles de 15-20 bars auxquels nous étions habitués.
Phase Diagram of CO2

En 1995, cette idée était intellectuellement brillante mais encore purement théorique, puisqu’il n’y avait ni compresseurs ni vannes capables de supporter cette pression. Mais, comme vous le savez peut-être, ici en Italie, l’artisanat est une forme de poésie obstinée. Le premier prototype au monde d’un compresseur semi-hermétique pour le CO2 transcritique a été forgé en 1996, d’une poignée de main ferme entre Costan et Officine Mario Dorin.
Nos tests étaient extêmement difficiles. Nous avons fait fonctionner les machines à l’extérieur, sous le ciel ouvert, car aucune salle d’essai ne pouvait contenir en toute sécurité une explosion de 120 bars. Nous construisions des refroidisseurs à gaz à la main, « empruntions » des vannes robustes aux excavatrices hydrauliques, et ajustions la lubrificationdans des conditions extérieures difficiles.
Étonnamment, cela a fonctionné. Le cœur s’est mis à battre, le compresseur s’est mis en marche et la machine a produit du froid.
Même si en 1996 le seul composant existant était le compresseur, nous avons confirmé que l’utilisation du CO2 n’était pas un problème de principe, mais une question technologique de confinement et de régulation de la pression. Une fois cela maîtrisé, la voie vers le froid naturel s’ouvrit enfin , prouvant que la haute pression n’était pas une contrainte impossible, mais simplement un problème technique à résoudre.

