SUSMILK - Reconception de l'industrie laitière pour une transformation du lait cru durable (2013-2016)
L'industrie laitière représente 13% du chiffre d'affaires de l'industrie agroalimentaire en Europe. L'objectif du projet SUSMILK est de réaliser des économies d'eau et d'énergie et d' instaurer l'usage d'énergies renouvelables dans la chaîne de transformation du lait cru. Le project SUSMILK regroupe 21 partenaires à travers l'Europe et est financé par le septième programme-cadre de recherche de l'Union européenne (2007-2013).
La transformation du lait cru est caractérisée par une grande variété de procédés de chauffage et de refroidissement. Une des idées du projet est de remplacer la vapeur comme moyen de transfert thermique par de l'eau chaude produite à partir d'énergies renouvelables. Par ailleurs, la chaleur et l'électricité doivent être entièrement fournies par la production combinée de chaleur et d'électricité, des pompes à chaleur, l'énergie solaire et, si possible, par des carburants produits sur place à partir de la valorisation des déchets (biogaz etc.). Puisque leséquipements dans l'industrie alimentaire sont utilisés sur des périodes de temps allant jusqu'à 30 ans, ces innovations auront un impact sur la consommation d'énergie et les émissions de CO2 des prochaines décennies. Dans un deuxième temps, le projet a aussi pour objectifs de développer des circuits d'eau fermés, de recycler les eaux usées du nettoyage en place (CIP) et de récupérer la chaleur perdue. Comme autre moyen de réaliser des économies d'eau et d'énergie, la pré- concentration du lait à la ferme sera étudiée. Cette mesure a le potentiel de réduire la consommation énergétique des transports, de réduire les tailles des réservoirs et des machines à la ferme et d'accroître l'efficacité des processus de production des produits laitiers.
Le projet comprend le développement de ces nouveaux équipements et procédés techniques ainsi que leur installation et essais chez les laiteries partenaires. ESU-services est responsable pour la réalisation d'ACV afin d'évaluer et d'identifier les caractéristiques d'une chaîne de transformation du lait cru durable. Ce projet fait appel à notre expertise dans le domaine de la production alimentaire et des systèmes d'énergies.
Analyse du cycle de vie
Un modèle détaillé des processus dans une laiterie étais développé dans le projet SUSMILK. ESU-services a réalisé une ACV afin d'évaluer et d'identifier les processus qui sont les plus important pour l’impact environnemental. L’ACV aussi montre le potentiel des différentes options qui diminue les impacts environnementaux de la mise à disposition du chauffage, du refroidissement et de l’électricité. Les résultats de l’ACV et la description de l’objectif et scope font part de ce document public.
Des données étaient recueillies des partenaires pour l’analyse des options. L'inventaire d'analyse du cycle de vie (ICV) est décrit dans un document confidentiel.
Les impacts environnementaux sont analysés du berceau à la porte de la laiterie (cradle to gate). Les impacts sont analysés avec 15 catégories environnementales (recommandation de l’ILCD) et avec exergie. En plus, les résultats des catégories sont résumés dans un score unique avec des approches différentes. Les deux sortes de résultat sont utilisées pour les recommandations.
Les plus grands impacts viennent de la production du lait cru. C’est la raison pour laquelle la façon de l’élevage laitier joue un rôle capital pour les impacts des produits laitiers. Les stratégies dans le cadre de l’environnement doivent faire attention à l’approvisionnement du lait et à la diminution des pertes du lait. Les autres aspects importants sont l’emballage des produits, l’épuration et le transport du lait cru jusqu’à la laiterie. Il faut prendre les impacts environnementaux de la mise à disposition de l’électricité et du chauffage aussi en considération, mais l’impact des produits chimiques utilisés pour le nettoyage en place („Cleaning-in-Place“) sont insignifiants.
Différentes options qui diminue les impacts environnementaux de la mise à disposition du chauffage, du refroidissement et de l’électricité sont analysées. La meilleure possibilité est de réduire les besoins d'énergie avec un design du processus intelligent ou avec l’installation des échangeurs thermiques.
L’option suivant et la substitution des technologies conventionnelles. Pour la chaleur, la technologie conventionnelle et un chauffe-eau opéré par gaz naturel. Le remplacement de ce chauffe-eau avec la production combinée de chaleur et d'électricité avec un moteur opéré par gaz naturel peut être clairement préconisé. S’il y en a toujours de rejets thermique, l’installation d’une pompe à chaleur opérées par gaz naturel peut être préconisée aussi. Des collecteurs solaires et la production combinée de chaleur et d’électricité opérée par bois ont des impacts élevés dans certain catégories environnementaux et moindre impacts dans des autres. A cause de ça, la recommandation dépend des valeurs personnelles. On peut dire que pour les collecteurs solaires, l’installation sur une toit et mieux que sur un champ. Le part de la chaleur qui est disponible des collecteurs solaires dépend de la superficie du toit disponible et du site ( L’Europe du Sud est préférable). C’est pourquoi le choix de la source thermique additionnelle est capital. Un chauffage à granulés ne peut pas être préconisé puisque les impacts environnementaux sont élevés dans plusieurs catégories.
Pour le refroidissement, l’utilisation de l’eau souterraine peut être préconisée pour le remplacement du refroidissement électrique, si il n’y en a pas des problèmes environnementaux locaux (température ou rareté de l’eau). S’il y en a des rejets thermiques, l’installation d’un réfrigérateur de type à absorption est préconisée. Si la production combinée de chaleur et d'électricité a été installée pour la chaleur, cette chaleur peut aussi utilisée pour le réfrigérateur de type à absorption, mais le potentiel de réduction diminue comparé avec utilisation des rejets thermiques.
Un modèle détaillé des processus peut aussi être mis à profit pour analyser l’importance des différant processus dans la laiterie. Ça permet de mieux attribuer les impacts environnementaux aux différents produits laitiers.
Publications
Jungbluth N., Keller R. and Meili C. (2017) Life cycle assessment of a detailed dairy processing model and recommendations for the allocation to single products. In: Int J LCA, Online First, pp., DOI: 10.1007/s11367-017-1392-x
Keller R., Jungbluth N. and Eggenberger S. (2016) Milk Processing – Life cycle assessment of a detailed dairy model and recommendations for the allocation to single products. In proceedings from: The 10th International Conference on Life Cycle Assessment of Food (LCA Food 2016), University College Dublin (UCD), Dublin, Irland, 19th – 21st October 2016, retrieved from: https://lcafood2016.org/.
Jungbluth N., Keller R., Doublet G., König A. and Eggenberger S. (2016) Report on life cycle assessment, economic assessment, potential employment effects and exergy-based analysis: Part I - LCA. Deliverable 7.3. SUSMILK - Re-design of the dairy industry for sustainable milk processing, Seventh Framework Programme: Project no. 613589. Funded by EC. Deliverable D7.3.
Jungbluth N., Keller R., König A. and Eggenberger S. (2016) Life cycle inventory analysis. SUSMILK: Re-design of the dairy industry for sustainable milk processing. Project funded by the European Commission within the 7th Framework Programme. Project number n°613589. Deliverable D7.2 (confidential). ESU-services Ltd.
Jungbluth N., Keller R. and Doublet G. (2014) Goal and scope definition for the life cycle assessment. SUSMILK: Re-design of the dairy industry for sustainable milk processing. Project funded by the European Commission within the 7th Framework Programme. Project number n°613589. ESU-services Ltd., Zurich.
The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement nº 613589.