Une grande partie de la nourriture que nous produisons ne finit pas dans notre estomac, mais dans des décharges, des égouts ou ailleurs. Selon l’ONU, en 2022, ce fut le sort de 1,05 milliard de tonnes de nourriture, qui ont fini au gaspillage alimentaire, soit environ 132 kg par habitant dans le monde.
Le lait fait partie des aliments dont un pourcentage important est gaspillé. Une étude de l’Université d’Edimbourg montre qu’un litre de lait sur six produit dans le monde est gaspillé. La cause profonde de ce gaspillage se trouve très tôt dans le processus de production. Chaque jour, chaque laiterie du monde jette en moyenne environ 10 000 litres de lait dans les égouts.
Ce gaspillage se produit tous les jours. Non pas parce que le lait est périmé, mais parce qu’il est tout frais. Il se produit lorsque le lait est utilisé pour nettoyer les tuyaux qui transportent le lait à travers l’usine de production et dans les cartons. De cette façon, les laiteries s’assurent que tout excédent de liquide de nettoyage utilisé pour nettoyer les tuyaux entre les cycles de production est entièrement évacué avec le lait et dans les égouts avant qu’une nouvelle production puisse démarrer.
Au sein du consortium Nexus, des chercheurs de la DTU et de trois entreprises technologiques ont uni leurs forces pour repenser la manière dont la production de lait – et potentiellement d’autres productions alimentaires – est contrôlée. Ensemble, ils ont développé un spectromètre optique ultra-compact sous la forme d’une puce électronique qui permet de voir la quantité de liquide, de graisse et de protéines dans les tuyaux. Il permet ainsi d’identifier la présence de résidus de lait provenant d’une production précédente ou de produits de nettoyage.
Raison de pleurer sur le lait renversé
Il n’est pas bon d’avoir des résidus de lait provenant d’une production précédente dans les tuyaux. Selon les règles strictes de nettoyage en vigueur dans les laiteries, tous les tuyaux sont soigneusement rincés avec du liquide de nettoyage et de l’eau avant le démarrage d’une nouvelle production, et c’est là que le problème se pose.
La raison est qu’il n’est pas possible de voir s’il reste des résidus dans les canalisations après le nettoyage, ce qui ne doit évidemment pas contaminer la nouvelle production. Pour éviter tout doute, de grandes quantités de lait prêt à boire sont déversées dans les canalisations et dans les égouts avant que la nouvelle production puisse commencer.
Cette procédure est non seulement longue, mais aussi coûteuse et néfaste pour le climat. En matière de climat, il y a en effet de quoi pleurer sur le lait renversé : le méthane issu de l’élevage bovin est l’un des principaux responsables de la pollution climatique, et même si la viande de bœuf est associée à des émissions nettement plus élevées que le lait, les chiffres de Our World in Data montrent qu’un litre de lait représente en moyenne 3,15 kg d’équivalent CO2 à l’échelle mondiale.
Les équivalents CO2 sont une conversion des gaz à effet de serre dans la même « monnaie » afin de pouvoir les comparer. Cette opération est nécessaire car il existe des différences dans la contribution des gaz à effet de serre des différents produits au réchauffement climatique. À titre de comparaison, les chiffres de Our World in Data montrent que les équivalents CO2 du lait d’amande et du lait de soja sont respectivement de 0,70 kg et de 0,98 kg par litre.
Les 3,15 kg d’équivalent CO2 du lait de vache peuvent être multipliés par 10 000 chaque jour pour chaque laiterie du monde, ce qui représente des émissions massives de gaz à effet de serre qui ne produisent que des déchets.
« Nous voulons créer un produit qui soit économiquement intéressant pour nous et les laiteries, et qui soit également bon pour notre planète », explique Søren Stobbe, professeur à DTU Electro et responsable du projet Nexus.
Remplacer une alternative coûteuse
Si vous visitez une laiterie, vous verrez généralement des installations remplies de tuyaux et de capteurs. Ici, les employés peuvent contrôler très précisément le débit du lait ainsi que la température et la pression. Mais lorsqu’il s’agit d’identifier exactement ce qui s’écoule dans les tuyaux, c’est une tâche beaucoup plus difficile pour les employés. En effet, les spectromètres existants sont à la fois très grands et, malgré les niveaux élevés de gaspillage de lait, beaucoup trop chers pour être compétitifs.
« Les spectromètres utilisés aujourd’hui par les laiteries coûtent environ 100 000 euros chacun. On ne peut donc pas se contenter de 100 points de mesure, car cela coûterait trop cher. Avec notre solution, l’idée est de construire des spectromètres petits, compacts et moins chers, ce qui signifie que l’on peut intégrer beaucoup plus de points de mesure et ainsi savoir avec certitude quand les tuyaux sont prêts pour la prochaine production », explique Stobbe.
Le nouveau spectromètre est basé sur une nanotechnologie avancée, qui offre des possibilités uniques de réduction de la taille et du coût de la technologie. Toutefois, un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte.
« Nous devons notamment veiller à ce que nos puces ne contiennent pas de matériaux rares et qu’elles puissent être produites dans de bonnes conditions. De plus, notre technologie doit pouvoir fonctionner 24 heures sur 24 sans consommer beaucoup d’énergie. Nous pensons que cela sera possible grâce à notre solution », déclare Stobbe.
Améliorer la sécurité alimentaire
Actuellement, la technologie est en phase de test, mais l’équipe a de grandes attentes et espère également que la technologie sera utile dans d’autres domaines qui ne sont pas liés au gaspillage alimentaire.
« Je suis très optimiste quant au projet. Il reste encore beaucoup à faire pour commercialiser notre spectromètre. Nous avons déjà démontré notre concept de spectromètre et il fonctionne relativement bien. Heureusement, il semble que nous serons en mesure de surmonter les défis qui restent à relever », déclare Stobbe.
L’équipe à l’origine du projet espère que le spectromètre optique deviendra un outil utile dans les pays où la sécurité et le contrôle des aliments sont moins importants. Dans le pire des cas, cela a entraîné des pertes de vies humaines. Nous espérons donc que certains de ces pays commenceront à utiliser cette solution de micropuce nettement moins coûteuse, afin de pouvoir surveiller la production alimentaire et identifier les ingrédients qui n’ont pas leur place dans la production.