Les experts du Massachusetts Institute of Technology s’attaquent à l’insécurité alimentaire dans les régions arides de manière ouverte

Quiconque a déjà transpiré lors d’une chaude journée d’été comprend le principe – et la valeur critique – du refroidissement par évaporation. Notre corps produit des gouttelettes de sueur lorsque nous surchauffons, et avec une brise sèche ou un ventilateur à proximité, ces gouttelettes s'évaporent, absorbant ainsi la chaleur, créant ainsi une sensation de fraîcheur bienvenue. Ce même principe scientifique, connu sous le nom de refroidissement par évaporation, peut changer la donne. pour conserver les fruits et légumes cultivés dans les petites exploitations agricoles, où la chaleur sèche et flétrissante peut rapidement dégrader les produits fraîchement récoltés. Si les poivrons rouges et les légumes-feuilles qui viennent d'être cueillis ne sont pas consommés rapidement ou transférés rapidement dans un entrepôt froid - ou du moins frais -, une grande partie peut être gaspillée. Aujourd'hui, le professeur Leon Glicksman du Building Technology Program du MIT le département d'architecture et l'ingénieur de recherche Eric Verploegen du MIT D-Lab ont publié leur conception open source pour une chambre de refroidissement par évaporation à air pulsé qui peut être construite dans un conteneur d'expédition usagé et alimentée soit par l'électricité du réseau, soit par l'énergie solaire intégrée. panneaux. Avec une capacité de 168 caisses de produits, la chambre est très prometteuse pour les petits agriculteurs des climats chauds et secs qui ont besoin d'une méthode abordable pour abaisser rapidement la température des fruits et légumes fraîchement récoltés afin de garantir qu'ils restent frais. « Les fruits et légumes délicats sont les plus vulnérables à la détérioration s’ils sont cueillis pendant la journée », explique Verploegen, partisan de longue date de l’utilisation du refroidissement par évaporation pour réduire les déchets après la récolte. « Et si les chambres froides réfrigérées ne sont pas réalisables ou abordables », poursuit-il, « le refroidissement par évaporation peut faire une grande différence pour les agriculteurs et les communautés qu'ils nourrissent. » Verploegen a fait du refroidissement par évaporation le centre de son travail depuis 2016, se concentrant initialement sur des pots « Zeer » de refroidissement par évaporation à petite échelle, généralement d'une capacité comprise entre 10 et 100 litres et parfaits pour un usage domestique, ainsi que des chambres plus grandes à double paroi en brique connues sous le nom de chambres de refroidissement à énergie nulle ou ZECC, qui peuvent stocker entre six et 16 caisses de légumes à la fois. Ces conceptions reposent sur un flux d’air passif. La nouvelle conception de la chambre de refroidissement par évaporation à air pulsé se différencie de ces deux conceptions plus modestes par le système de flux d'air actif, ainsi que par une capacité nettement plus grande. En 2019, Verploegen a porté son attention sur l'idée de construire une chambre de refroidissement par évaporation plus grande. pièce et s'est associé à Glicksman pour explorer l'utilisation d'un flux d'air forcé, au lieu de passif, pour refroidir les fruits et légumes. Après avoir étudié les options d'entreposage frigorifique existantes et mené des recherches auprès des agriculteurs du Kenya, ils ont eu l'idée d'utiliser le refroidissement par évaporation actif avec un conteneur d'expédition usagé comme structure de la chambre. Alors que la pandémie de Covid-19 s'intensifiait en 2020, ils ont acheté un conteneur d'expédition usagé de 10 pieds, l'ont installé dans la cour à l'extérieur du D-Lab, près de Village Street, et se sont mis au travail sur un prototype de refroidissement par évaporation à air pulsé. chambre.Voici comment cela fonctionne : des ventilateurs industriels aspirent de l'air chaud et sec dans la chambre, qui passe à travers un tampon humide et poreux. L’air frais et humide qui en résulte est ensuite forcé à travers les caisses de fruits et légumes stockées à l’intérieur de la chambre. L'air est ensuite dirigé à travers le plancher surélevé et vers un canal entre l'isolation et le mur extérieur du conteneur, où il s'écoule vers les trous d'évacuation situés près du haut des parois latérales. Leon Glicksman, professeur de technologie du bâtiment et de génie mécanique, a dessiné sur ses recherches antérieures sur la ventilation naturelle et le flux d'air dans les bâtiments pour proposer le modèle de conception vertical à air pulsé pour la chambre. "La clé de la conception réside dans le contrôle étroit de la force du flux d'air et de sa direction", explique-t-il. « La force du flux d’air passant directement à travers les caisses de fruits et légumes, et le cheminement du flux d’air lui-même, sont ce qui fait que ce système fonctionne si bien. La conception favorise le refroidissement rapide d'une récolte prélevée directement du champ. et communautés hors réseau : développer des technologies à faible coût et à faible empreinte carbone avec des partenaires. Le refroidissement par évaporation n’est pas différent. Qu'elle soit connectée au réseau électrique ou alimentée par des panneaux solaires, la chambre à air pulsé consomme un quart de l'énergie des chambres froides réfrigérées. Et comme la chambre est conçue pour être construite dans un conteneur d'expédition usagé – omniprésent dans le monde entier – le projet est un excellent exemple de recyclage. Pilotage de la conception Comme lors d'enquêtes antérieures, Verploegen, Glicksman et leurs collègues ont travaillé en étroite collaboration avec agriculteurs et membres de la communauté. Pour le système à air pulsé, l'équipe a collaboré avec des partenaires communautaires qui ont besoin de meilleures conditions de refroidissement et de stockage pour leurs produits dans les conditions climatiques où le refroidissement par évaporation fonctionne le mieux. Deux partenaires, un au Kenya et un en Inde, ont chacun construit une chambre pilote, testant et éclairant le processus parallèlement aux travaux menés au MIT. Au Kenya, où les petites exploitations agricoles produisent 63 pour cent de la nourriture totale consommée et plus de 50 pour cent des produits des petits exploitants. est perdu après la récolte, ils ont travaillé avec Solar Freeze, une entreprise d'entreposage frigorifique située à Kibwezi, au Kenya. Solar Freeze, dont le fondateur Dysmus Kisilu était membre du MIT D-Lab Scale-Ups Fellow en 2019, a construit une chambre de refroidissement par évaporation à air pulsé hors réseau sur un marché de produits entre Nairobi et Mombasa pour un coût de 15 000 $, alimentée par des panneaux solaires photovoltaïques. « La chambre offre un filet de sécurité contre les énormes pertes après récolte subies auparavant par les petits agriculteurs locaux », commente Peter Mumo, un entrepreneur et homme politique local qui a supervisé la construction de la chambre de congélation solaire dans le comté de Makuni, au Kenya. Pour cent des fruits et légumes produits en Inde sont gaspillés chaque année en raison d'une capacité de stockage frigorifique insuffisante, du manque d'entrepôts frigorifiques à proximité des fermes, de la mauvaise infrastructure de transport et d'autres lacunes dans la chaîne du froid. Bien que le climat varie à travers le sous-continent, le climat désertique chaud, comme à Bhuj où se trouve le siège de la Fondation Hunnarshala, est parfait pour le refroidissement par évaporation. Hunnarshala s'est engagé à construire un système en réseau pour 8 100 $, qu'ils ont situé dans une ferme biologique près de Bhuj. « Nous avons des résultats vraiment encourageants », déclare Mahavir Acharya, directeur exécutif de la Fondation Hunnarshala. « Au plus fort de l'été, lorsque la température est de 42 [Celsius], nous pouvons atteindre 26 degrés [Celsius] à l'intérieur et 95 % d'humidité, ce qui est de très bonnes conditions pour que les légumes restent frais pendant trois, quatre, cinq, six jours. En hiver, nous avons testé [et constaté des températures réduites de] 35 degrés à 24 degrés [Celsius], et pendant sept jours, la qualité était assez bonne. « Nous continuons à tester et à optimiser le système, tant au Kenya qu'en Inde, ainsi que dans nos chambres d'essai ici au MIT », explique Verploegen. « Nous continuerons à piloter auprès des utilisateurs et à déployer auprès des agriculteurs et des vendeurs, en collectant des données sur les performances thermiques, la durée de conservation des fruits et légumes dans la chambre et l'impact de l'utilisation de la technologie sur les utilisateurs. Et nous cherchons également à collaborer avec des fournisseurs d'entrepôts frigorifiques qui pourraient souhaiter construire ceci ou d'autres dans la chaîne de valeur horticole, tels que les coopératives agricoles, les agriculteurs individuels et les gouvernements locaux. "Pour atteindre le plus grand nombre d'utilisateurs potentiels, Verploegen et l'équipe a choisi de ne pas déposer de brevet et a plutôt créé un site Web pour diffuser la conception open source avec des conseils détaillés sur la façon de construire une chambre de refroidissement par évaporation à air pulsé. En plus de la vaste documentation imprimée, bien illustrée de dessins CAO détaillés et de vidéos, l'équipe a créé des vidéos pédagogiques. En tant que co-chercheur principal dans les premières étapes du projet, Dan Frey, professeur de génie mécanique au MIT, a contribué à l'étude de marché. phase du projet et la conception initiale de la conception de la chambre. « Ces chambres de refroidissement par évaporation à air pulsé ont un grand potentiel et l'approche open source est un excellent choix pour ce projet », explique Frey. "La publication de la conception est une étape importante sur la voie des impacts positifs." La recherche et la conception de la chambre de refroidissement par évaporation à air pulsé ont été soutenues par le laboratoire de systèmes d'eau et d'alimentation Abdul Latif Jameel grâce à une subvention indienne, une subvention de démarrage et une solution. Accorder.