Un torchon neuf peut repousser l’eau tandis qu’un modèle usé l’absorbe beaucoup plus facilement. Les propriétés des fibres, les finitions textiles et les effets du lavage expliquent ce paradoxe du quotidien.

Il existe un rituel étrange dans bien des cuisines : on ignore le torchon tout neuf, impeccable, suspendu à la poignée du four, pour attraper celui, usé et un peu grisonnant, rangé dans un tiroir.

Nous savons tous que ce vieux compagnon essuie mieux la vaisselle, sans vraiment savoir pourquoi. Cela paraît contre-intuitif : un torchon flambant neuf, tout juste acheté, ne devrait-il pas être plus efficace qu’un modèle déjà bien usé ?

Et pourtant, nous continuons instinctivement à préférer le torchon effiloché au neuf. Ce n’est pas une simple superstition de cuisine. Il existe une véritable explication scientifique au fait que les torchons deviennent plus efficaces avec le temps. La comprendre pourrait bien changer votre regard sur l’ensemble des textiles de votre maison.

La science de l’absorption

Les torchons sont généralement fabriqués en coton ou en lin, des tissus choisis précisément parce que ces fibres naturelles de cellulose sont naturellement hygroscopiques, c’est-à-dire qu’elles attirent et retiennent l’eau. Mais le type de fibre ne suffit pas à déterminer les performances d’un torchon. Sa capacité d’absorption résulte d’une interaction complexe entre les fibres, les fils, la structure du tissu et les traitements appliqués lors de sa fabrication.

Les textiles absorbent et retiennent l’eau à deux endroits essentiels : au sein même de la structure des fibres, et dans les espaces entre les fibres et les fils. C’est pourquoi la structure du tissu est si importante.

Prenez les serviettes de bain : à quand remonte la dernière fois que vous en avez utilisé une lisse et très fine ? Elles sont généralement confectionnées en tissu éponge, dont les nombreuses petites boucles en surface augmentent considérablement la surface de contact. L’eau est ainsi facilement absorbée et entraînée à l’intérieur du tissu par capillarité.

Les torchons existent dans différents types de tissage : toile (ou tissage simple), sergé, nid d’abeille ou tissu éponge. Les torchons en toile – ceux que l’on voit souvent ornés de motifs imprimés – présentent une surface lisse, idéale pour obtenir des impressions nettes et précises.

Le tissu en nid d’abeille, dont l’aspect évoque effectivement une alvéole, possède une texture en relief qui le rend particulièrement efficace. Comme pour le tissu éponge, cette structure augmente la surface de contact et améliore la capacité d’absorption de l’eau.

Pourquoi les vieux torchons sont plus efficaces ?

Pourquoi votre vieux torchon tout usé fait-il mieux le travail que son remplaçant flambant neuf ? Trois facteurs principaux l’expliquent.

Les traitements au silicone. De nombreux textiles neufs sont recouverts d’un apprêt à base de silicone qui les rend plus doux au toucher et plus résistants aux faux plis, des qualités appréciées en magasin. Mais il y a un revers à la médaille : ces traitements sont souvent hydrophobes. Autrement dit, votre torchon neuf peut être recouvert d’une fine couche qui repousse l’eau. La solution est simple : lavez toujours un torchon neuf à l’eau chaude avant de l’utiliser pour la première fois.

L’effet des lavages. Les tissus subissent d’importantes transformations au cours de leurs premiers lavages – généralement jusqu’à six cycles. Lors de leur fabrication, qu’ils soient tissés ou tricotés, ils sont maintenus sous tension. Le lavage permet aux fils de se détendre, un phénomène appelé « retrait de relaxation », qui les ramène à leur état naturel, sans contrainte. L’industrie textile considère généralement qu’un rétrécissement allant jusqu’à 5 % est acceptable.

C’est là que les choses deviennent intéressantes : si les dimensions du torchon diminuent légèrement, sa masse, elle, reste inchangée. Le tissu devient donc plus épais et plus dense. Dans le cas des torchons en nid d’abeille, ce retrait accentue le relief tridimensionnel du tissage, augmentant la surface de contact et la capacité d’absorption. Ce phénomène a également été observé sur les serviettes de bain en tissu éponge.

Le vieillissement du tissu. Les lavages et séchages répétés provoquent de légères altérations de la surface du tissu qui, paradoxalement, améliorent ses performances. De petites fibres se redressent progressivement à la surface, donnant au textile un aspect plus duveteux, presque « poilu ».

À l’inverse, un torchon très lisse n’est pas particulièrement absorbant, car l’eau peine à mouiller sa surface. Elle peut même former des gouttelettes, en raison de l’angle de contact entre l’eau et cette surface très lisse.

À mesure que les lavages font ressortir davantage de fibres à la surface, le tissu devient plus rugueux. L’angle de contact diminue alors, ce qui permet à l’eau de mieux mouiller le textile et d’être absorbée plus facilement. Les torchons en nid d’abeille, grâce à leur surface naturellement irrégulière, bénéficient dès le départ d’un angle de contact plus favorable et sont donc plus absorbants.

En résumé, les lavages rendent la surface du tissu plus texturée, ce qui améliore progressivement sa capacité d’absorption.

Pas seulement les torchons

La véritable leçon de cette histoire ne concerne pas uniquement les torchons, mais notre manière de considérer les textiles en général.

Cette sensation de confort que procurent nos serviettes de bain, torchons ou draps préférés lorsqu’ils sont bien « faits » n’est pas qu’une affaire de nostalgie. Après de nombreux lavages, beaucoup de ces textiles sont réellement plus performants : ils se sont débarrassés de leurs apprêts de fabrication et ont retrouvé leur structure naturelle.

Alors, avant de vous débarrasser de vos vieux torchons pour les remplacer par des neufs, rappelez-vous que leurs bords effilochés et leurs motifs passés sont le signe de mois d’utilisation au cours desquels ils sont devenus toujours plus efficaces.

Et lorsque vous achetez de nouveaux textiles pour la maison, prenez le temps de les laver au moins une fois avant de les utiliser, afin d’éliminer les éventuels apprêts de fabrication encore présents.

Rebecca Van Amber est membre agréée du Textile Institute.

En apprenant à manipuler la lumière avec la même finesse que les ailes d’un papillon, nous pourrions concevoir des centrales solaires plus efficaces, plus compactes et mieux adaptées aux besoins industriels.

Avez-vous déjà pris le temps d’observer la palette de couleur des ailes des papillons — voire pour les plus chanceux d’entre vous, le bleu intense d’un papillon Morpho ? Vous êtes-vous demandé d’où viennent ces couleurs ?

Elles ne viennent pas de pigments qui absorbent la lumière comme ceux d’une peinture, mais de minuscules structures invisibles à l’œil nu qui manipulent la lumière. À l’échelle nanométrique (1000 fois plus fin qu’un cheveu), ces structures agissent comme des prismes optiques sophistiqués : elles réfléchissent certaines couleurs et en laissent passer d’autres, permettant de créer les palettes brillantes et même iridescentes des plumes de paon ou la carapace de certains scarabées. En d’autres termes, la nature produit des structures complexes qui peuvent littéralement trier les couleurs composant la lumière du soleil.

Cette capacité fascine les chercheurs en photonique, une branche de la physique et de l’optique. Depuis quelques décennies, nous commençons à mieux la comprendre, et nous sommes capables de reproduire numériquement et expérimentalement en laboratoire les structures photoniques apparues spontanément dans la nature suite à des millions d’années d’évolution.

L’un des objectifs est de concevoir des objets dont la surface pourrait, comme une aile de papillon, être transparente comme une vitre ou réfléchissante comme un miroir… mais selon la longueur d’onde de la lumière, c’est-à-dire selon sa couleur !

En d’autres termes, nous aimerions « découper » la lumière blanche en plusieurs morceaux de « couleur » différents. Ainsi séparée en plusieurs morceaux, il est plus facile de contrôler la manière dont la lumière va interagir avec son environnement. Ce procédé est déjà utilisé sans que vous vous en rendiez compte, par exemple avec certaines crèmes solaires qui réfléchissent le rayonnement UV pour laisser passer les longueurs d’ondes visibles, ce qui génère un film protecteur invisible pour nos yeux.

C’est le même principe que nous cherchons à utiliser mais ici, sur un spectre solaire complet afin de produire de l’énergie. Cela permettrait à terme de transformer la manière dont nous exploitons l’énergie solaire.

À lire aussi : S’inspirer des cactus pour récolter de l’eau douce

La lumière du Soleil, plus variée qu’elle en a l’air

En effet, le Soleil n’émet pas une lumière uniforme : il s’agit d’un large ensemble de longueurs d’ondes, de l’ultraviolet jusqu’au proche infrarouge.

La partie visible représente légèrement plus de la moitié de l’énergie disponible, et c’est celle que les cellules photovoltaïques de nos panneaux solaires convertissent en électricité (plus rigoureusement, une cellule photovoltaïque en silicium convertit principalement la lumière entre 350 et 1100 nanomètres, soit le spectre visible étendu au début du proche infrarouge).

Le reste de la lumière solaire est en grande partie perdue sous forme de chaleur, ce qui dégrade d’ailleurs au passage les performances de conversion photovoltaïque, qui diminue d’ailleurs dès 25 °C, puisque c’est en fait à cette température de référence qu’est calculée la performance standard d’une cellule.

À l’inverse, les technologies solaires thermiques exploitent l’ensemble du spectre solaire mais ne produisent pas directement d’électricité. Plutôt que de choisir entre ces deux approches, on peut aussi chercher à les combiner intelligemment.

À lire aussi : S’inspirer des insectes pour rendre les véhicules autonomes plus intelligents

Le beurre et l’argent du beurre, ou l’intérêt des systèmes hybrides

C’est tout l’enjeu de certains systèmes hybrides cherchant à marier l’énergie solaire photovoltaïque et l’énergie solaire thermique.

L’idée est simple : utiliser un filtre optique pour envoyer les longueurs d’onde « utiles » vers une cellule photovoltaïque pour produire de l’électricité et rediriger le reste vers un système thermique capable de produire de la chaleur industrielle, par exemple entre 150 et 250 °C. Ce concept, appelé « découpage spectral », permettrait d’augmenter la production globale d’énergie de 20 à 30 % par rapport à une installation photovoltaïque seule.

Mais sa mise en œuvre repose sur une pièce maîtresse : un traitement de surface extrêmement précis, capable d’être à la fois un miroir pour certaines longueurs d’onde et d’être transparent pour d’autres. Cela ne vous rappelle rien ? Nos ailes de papillon et notre plume de paon !

Concevoir des revêtements de surfaces en s’inspirant de la stratégie évolutive

Historiquement, concevoir de tels revêtements était un véritable casse-tête. Les solutions proposées impliquent souvent plusieurs dizaines de couches minces, des matériaux coûteux, voire toxiques, et des procédés de fabrication complexes. Et c’est précisément là que la nature nous aide encore : en créant des algorithmes d’optimisation mimant la sélection naturelle, nous pouvons explorer des millions de combinaisons de structures pour faire émerger les plus adaptées à nos besoins.

Sans étonnement, les structures obtenues ressemblent à celles que l’on observe déjà dans le vivant. Autrement dit, en cherchant à optimiser des propriétés optiques, nous avons redécouvert des solutions proches de celles que la nature a mis des millions d’années à perfectionner.

Concrètement, ces solutions fonctionnent comme les traitements antireflets de nos lunettes de vue, sauf qu’ici le traitement permet de réfléchir et concentrer efficacement les rayonnements ultraviolet et proche infrarouge vers un système thermique, tout en laissant passer la lumière visible vers la cellule photovoltaïque.

Ce comportement optique est précisément celui recherché pour les systèmes solaires hybrides. Il permet de séparer les flux d’énergie sans contact direct entre les sous-systèmes, évitant ainsi les pertes thermiques qui pénalisent les technologies hybrides classiques.

L’intégration de ces revêtements dans des systèmes solaires ouvrirait la voie à de nouveaux types de centrales solaires compactes. En effet, en combinant le photovoltaïque et le solaire thermique, notamment à concentration (CST), il deviendra possible de produire simultanément de l’électricité et de la chaleur à haute température sur une surface d’occupation réduite. À l’heure actuelle, aucune centrale commerciale n’existe, mais un mini-démonstrateur a été proposé.

À l’avenir, cette stratégie de découpage spectral pourrait permettre de répondre à des besoins industriels variés, comme la production de vapeur, le séchage ou certains procédés chimiques, tout en maximisant l’exploitation de la ressource solaire.

Des technologies encore au stade de la recherche

Dans nos travaux, nous avons validé ces concepts en concevant des matériaux assez simples, puis des multicouches pour étudier la manière dont ils divisent la lumière solaire. L’ensemble de nos recherches porte actuellement sur des prototypes de petite taille, avec des dépôts réalisés sur des substrats de silicium de quelques centimètres. Les résultats expérimentaux confirment les prédictions numériques, mais le passage à plus grande échelle reste un défi, par exemple sur le plan du vieillissement et en ce qui concerne la réduction des coûts.

Des collaborations sont en cours, notamment avec le centre aérospatial allemand (DLR), pour tester ces revêtements sur des cellules photovoltaïques complètes et envisager leur intégration dans des systèmes réels.

Antoine Grosjean a reçu des financements à titre professionnel de la part de l'Agence National de la Recherche (CNRS), du CNRS et de la Commission Européen

L’ESSENTIEL

• Un étage de fusée SpaceX va s’écraser sur la Lune, offrant aux scientifiques une occasion rare d’étudier la formation des cratères.

• Il n’existe pratiquement aucun cadre international pour coordonner les activités susceptibles de modifier l’environnement de la Lune.

• Un registre des activités lunaires comparable à ceux utilisés dans l’aviation ou le transport maritime permettrait de prévenir les accidents.

Le 5 août, un étage de fusée abandonné de SpaceX devrait s’écraser sur la Lune à une vitesse d’environ 8 700 km/h. Lancée en janvier 2025, la fusée avait envoyé deux atterrisseurs lunaires commerciaux en direction de notre plus proche voisine dans l’espace.

Sa mission achevée, la fusée ne disposait plus de suffisamment de carburant pour revenir sur Terre ou s’éloigner dans l’espace profond. Elle est donc restée sur une orbite instable jusqu’à ce que la gravité la place sur une trajectoire de collision avec la surface lunaire.

L’impact en lui-même ne présente aucun danger. En revanche, il met en lumière un problème réglementaire qui se profile. Alors que les États et les entreprises rivalisent pour établir une présence permanente sur la Lune, il n’existe pratiquement aucun cadre opérationnel permettant de coordonner des activités qui modifient durablement l’environnement lunaire.

Une rare occasion pour la recherche

Pour les astronomes, cet accident représente une véritable opportunité scientifique. Comme les chercheurs connaissent la taille de l’étage de fusée, sa vitesse et la zone approximative de l’impact, cette collision offre une occasion rare d’étudier précisément ce qui se produit lorsqu’un objet percute la Lune.

L’impact fournira des données qui permettront d’améliorer les modèles informatiques décrivant la formation des cratères et le comportement de la poussière lunaire. Les chercheurs s’attendent à ce que la collision creuse un cratère d’environ 20 à 30 mètres de diamètre et projette un nuage de poussière lunaire, appelée régolithe, à plusieurs kilomètres au-dessus de la surface.

Ce qui se passe sur la Lune y reste

Au-delà du nuage de poussière qu’il soulèvera, cet impact pose une question délicate : qui est habilité à décider quand l’humanité modifie durablement la Lune ? Contrairement à la Terre, la Lune ne possède pratiquement pas d’atmosphère et est dépourvue de phénomènes météorologiques. Par conséquent, les traces que nous y laissons subsistent très longtemps.

Plus de cinquante ans après les missions Apollo, les empreintes des astronautes sont toujours visibles. Si elles ne sont pas perturbées, elles pourraient perdurer pendant des milliers d’années. Les conséquences de collisions ou d’accidents resteront, elles aussi, visibles pendant tout aussi longtemps.

La Lune, un bien commun à partager

Agences spatiales, entreprises privées et chercheurs mènent désormais des activités sur la Lune en parallèle. Plusieurs pays ont affiché leur ambition d’y établir des stations scientifiques permanentes. Des entreprises privées espèrent acheminer du matériel, explorer les ressources lunaires, exploiter des satellites de communication en orbite lunaire et, à terme, soutenir une présence humaine durable.

À mesure que les activités se multiplient, le risque qu’une mission affecte involontairement une autre augmente lui aussi. Un nuage de poussière lunaire projetée à très grande vitesse par un atterrissage pourrait endommager des équipements, tels que des bases lunaires alimentées par l’énergie nucléaire ou des satellites, contaminer des expériences scientifiques, détruire un site d’importance patrimoniale, voire mettre en danger la vie de personnes présentes à la surface de la Lune.

Si une mission mal préparée venait à effacer les premières empreintes laissées par l’humanité sur la Lune ou à endommager un module lunaire Apollo, ce serait une perte patrimoniale pour l’ensemble de l’humanité.

Par chance, plus que grâce à une véritable planification, l’impact de l’étage de fusée est censé se produire à proximité du cratère Einstein, une région isolée et éloignée de la plupart des sites lunaires d’importance historique ou scientifique.

Personne ne possède la Lune, mais certains peuvent la transformer

En provoquant cet impact, SpaceX a, sans le vouloir, acquis le pouvoir de modifier durablement la surface de la Lune. Pourtant, il n’existe pratiquement aucune procédure internationale permettant de décider si, quand et où de tels changements devraient être autorisés.

Au cœur du débat se trouve le Traité de l’espace de 1967, texte fondateur du droit spatial international, ratifié par 138 États. En vertu de ce traité, aucun pays ne peut revendiquer la souveraineté sur la surface lunaire. La Lune est au contraire considérée comme un espace devant être exploré et utilisé au bénéfice de toute l’humanité.

Si le traité interdit toute appropriation de la Lune, il reste en revanche remarquablement discret sur les modalités concrètes de sa gouvernance et sur la manière de réglementer les activités susceptibles d’en modifier durablement l’environnement.

Contrairement à la Terre, la Lune ne bénéficie d’aucun dispositif comparable à la protection du patrimoine mondial de l’Unesco, ni de lois nationales sur le patrimoine, ni de réglementation environnementale.

Il revient à chaque État de superviser les activités de ses propres entreprises spatiales afin de s’assurer qu’elles respectent le droit national et international. En théorie, cela signifie que le gouvernement américain est responsable des erreurs commises par SpaceX.

Les accidents sur la Lune pourraient également exposer une entreprise à une responsabilité financière importante, avec des risques juridiques associés. Les dommages causés à des équipements ou à des bases lunaires pourraient se chiffrer en millions de dollars. Des décès accidentels pourraient engager une responsabilité pénale. Quant aux dégradations d’un site à valeur scientifique ou patrimoniale, elles pourraient provoquer des incidents diplomatiques entre États.

Davantage de transparence et de coordination

Comment faire de la Lune un espace où entreprises, États et scientifiques peuvent mener leurs activités, tout en préservant ce patrimoine commun au bénéfice de toute l’humanité ?

Le Bureau des Nations unies pour les affaires spatiales (UNOOSA) et le Comité des utilisations pacifiques de l’espace extra-atmosphérique des Nations unies travaillent déjà à des pistes de solution. Plusieurs groupes de travail étudient la manière dont les États pourraient encadrer l’exploitation des ressources spatiales et mieux coordonner les activités menées sur et autour de la Lune.

Ces institutions se heurtent toutefois à une réalité difficile. L’UNOOSA ne dispose que d’une quarantaine d’employés pour remplir un mandat à l’échelle mondiale, tandis que le Comité des utilisations pacifiques de l’espace extra-atmosphérique ne se réunit que quelques semaines par an.

Dans le même temps, les entreprises privées investissent des sommes considérables dans la course à la Lune. Le cadre juridique n’a donc pas suivi le rythme de cette accélération et reste inadapté aux enjeux de l’environnement lunaire.

Des principes à leur mise en œuvre

La communauté internationale n’a pas besoin de nouvelles lois. Elle doit surtout appliquer celles qui existent déjà. L’article XI du Traité de l’espace de 1967 invite déjà les États à partager des informations sur leurs activités spatiales. Ce qui relevait jusqu’ici d’une démarche volontaire est en train de devenir une nécessité opérationnelle.

Une première étape simple consisterait à créer un registre lunaire dans lequel les États déclareraient volontairement leurs activités prévues, les infrastructures installées à la surface de la Lune et les sites qu’ils considèrent comme présentant une valeur patrimoniale. L’UNOOSA gère déjà un registre international des objets spatiaux. Ce registre lunaire complémentaire permettrait d’y ajouter les informations opérationnelles que le registre des satellites n’a jamais eu vocation à recenser.

L’aviation dispose d’un système de « Messages aux navigants » (Notices to Airmen), qui informe les pilotes et les exploitants aériens des dangers pour la navigation ainsi que de toute autre information urgente susceptible d’affecter les vols. Le transport maritime utilise, lui, des Groupes d’avis aux navigateurs.

La Lune aurait besoin d’un dispositif équivalent : des « Notices to Lunar Operators » (avis aux opérateurs lunaires) normalisés. Ceux-ci permettraient de signaler, avant le lancement des missions, les sites d’atterrissage, les itinéraires des rovers et les activités susceptibles de projeter d’importants nuages de poussière lunaire.

Les appels se multiplient en faveur de l’organisation d’une quatrième Conférence des Nations unies sur l’espace extra-atmosphérique. Ce serait l’occasion, pour les gouvernements, les industriels et les scientifiques, de concevoir ensemble ces nouveaux outils de coordination.

Il est désormais trop tard pour empêcher l’impact de cette fusée. En revanche, le prochain accident pourrait peut-être être évité. Pour cela, tout dépendra moins des ingénieurs en aérospatiale que des juristes spécialisés en droit spatial ou des diplomates.

Gregory Radisic est maître de conférences au sein du Centre for Space, Cyberspace & Data Law. Il est également chercheur associé au For All Moonkind Institute on Space Law and Ethics, membre de l'International Institute of Space Law et de l'International Astronautical Federation.