Les 28 et 29 août, l'Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (Irstea) a organisé une démonstration sur le programme de recherche Frisbee. Développé durant quatre années suite à un appel à projets européen de 2010, Frisbee regroupe vingt-six partenaires (1) pour inventer la chaîne du froid de demain.
Le froid du futur devrait ainsi être moins énergivore et plus respectueux de l'environnement. L'objectif de Frisbee est d'améliorer les technologies de réfrigération mais également d'en développer de nouvelles afin de progresser "en termes de qualité des aliments, de consommation d'énergie et d'impacts environnementaux", annonce l'Irstea. Les acteurs du programme ont donc travaillé sur des techniques centrées sur les aliments (food-based technology) et d'autres centrées sur les systèmes du froid (system-based technology). Dans la première catégorie, on trouve le "superchilling", le "supercooling" et les emballages intelligents et, dans la seconde, la réfrigération magnétique, les matériaux à changement de phase (MCP) ou encore les matériaux composites nanostructurés. Parmi les innovations de Frisbee, le "superchilling" permet désormais de "refroidir un aliment en-dessous de son point de congélation initial avec une formation de 5 à 15% de glace", résume l'Irstea. Ainsi, le produit a une durée de vie plus longue tout en conservant ses qualités gustatives. La chaîne du froid est alors renforcée et, de fait, plus écologique. En effet, le gaspillage d'un produit au stade de la consommation ou de la distribution, résultant par exemple d'une rupture de la chaîne du froid, correspond à des émissions de gaz à effet de serre strictement inutiles.
Le froid, une empreinte écologique à réduire ?
Chaque année dans le monde, 360 millions de tonnes de produits alimentaires sont gaspillées à cause d'une mauvaise gestion des températures de conservation, chiffre l'Irstea. Or, 8% de la consommation énergétique mondiale sert à produire du froid alimentaire. Chaque année, 5% des fluides frigorigènes sont perdus sous forme de fuite.
En France, 2,5% des émissions de gaz à effet de serre sont issues de la production de froid. Alors que la conservation par le froid concerne 60% de notre alimentation quotidienne, les déchets alimentaires non consommés encore emballés s'élèvent à 7kg par an et par habitant.
Développer des équipements utilisant le froid magnétique
"La technologie du froid magnétique se base sur les propriétés des alliages métalliques en fer et des champs magnétiques", explique Alessandro Pastore de l'entreprise Camfridge, qui a participé au consortium Frisbee. Le but est de "se débarrasser des fluides frigorigènes", poursuit-il. "La prochaine génération d'appareils à basse consommation reposera sur cette technique", prédit l'Irstea. Les fluides frigorigènes sont en effet de puissants gaz à effet de serre, et certains d'entre eux appauvrissent la couche d'ozone. L'Union européenne a adopté en avril 2014 un règlement relatif aux gaz à effet de serre fluorés (HFC) visant à réduire les émissions de HFC de deux tiers par rapport à leur niveau actuel : les réfrigérateurs et congélateurs contenant des HFC seront ainsi progressivement interdits.
Le froid magnétique doit en outre permettre une baisse de la consommation d'énergie. "Alors que dans les pays développés les réfrigérateurs domestiques consomment entre 5% et 7% de toute l'électricité produite, le réfrigérateur du futur permettra de ne plus utiliser ni électricité, ni fluide frigorigène", fait valoir l'Institut. Cette technologie recourt à des métaux à base de terres rares, un groupe de métaux aux diverses applications technologiques et dont la production a un impact négatif sur l'environnement. Pour l'instant, l'équipement développé par l'entreprise Camfridge, basée à Cambridge (Royaume-Uni), concerne seulement les réfrigérateurs domestiques. L'une des difficultés aura été de mettre au point un système de refroidissement magnétique d'une taille comparable à un compresseur à gaz utilisé dans les réfrigérateurs domestiques actuels.
Perfectionner les matériaux à changement de phase
Par ailleurs, le programme Frisbee a permis de travailler sur les procédés d'incorporation de matériaux à changement de phase (MCP) dans les plastiques. L'emballage obtenu est similaire au plastique mais il s'agit d'un "emballage actif", aussi appelé "emballage intelligent". Il permet de limiter les variations de température du produit conservé et augmente ainsi sa durée de vie. Selon l'Irstea, un réfrigérateur composé de MCP permettrait une réduction de 10% des émissions de gaz à effet de serre liées au froid, et diminuerait les factures d'électricité des industriels et des ménages de 8 et 10%. Le gaz du réfrigérateur est alors remplacé par un matériau capable de stocker du froid, tel que la paraffine.
La première base de données européenne sur la chaîne du froid
Le Professeur Petros Taoukis de la National Technical University d'Athènes (Grèce) s'est quant à lui intéressé à l'état réel de la chaîne du froid dans cinq pays : la France, la Hongrie, la Grèce, l'Angleterre et les Pays-Bas. Les quelque 13.000 données récoltées ont permis de mettre en place une base de données de la chaîne du froid ("Cold Chain Database"). Il s'agit de la "première base de données européenne sur la température des produits alimentaires", déclare-t-il. Cette base de données "organisées et opérationnelles" donne une véritable connaissance des maillons faibles de la chaîne, et donc des facteurs de risques sanitaires et de gaspillage alimentaire. L'étude a ainsi évalué le respect des normes réglementaires relatives aux températures aux stades de l'industrie, de la distribution et de la consommation.
En outre, le programme Frisbee a donné lieu à un logiciel permettant d'"imaginer n'importe quelle chaîne du froid", avance le Professeur Annemie Geeraerd de la Katholieke Universiteit Leuven (Louvain, Belgique). Le logiciel, dénommé "Frisbee Tool", permet de trouver facilement le scénario idéal. Pour ce faire, l'utilisateur compare deux ou plusieurs chaînes du froid entre elles, qui se distinguent par les différentes températures de stockage des aliments aux nombreux stades de la chaîne et par des temps de séjour variables pour telle ou telle étape. Trois types de résultats sont fournis par Frisbee Tool afin de hiérarchiser les chaînes : la qualité de l'aliment, l'énergie consommée et l'émission de gaz à effet de serre. Mais il est également possible de convertir ces trois types de données en euros et de les additionner. L'utilisateur peut alors affecter un coefficient plus important aux émissions de gaz à effet de serre et obtenir un résultat en euros pour chaque chaîne testée. Il pourra ensuite choisir de mettre en œuvre la chaîne du froid optimale en matière de pollution atmosphérique.
