‘We moeten anders gaan denken over koeling’ | Technisch Weekblad
Achtergrond

Prof. Toby Peters over het belang van een goede cold chain


‘We moeten anders gaan denken over koeling’

Koeling van voedsel, medicijnen en gebouwen is een hoeksteen van onze moderne manier van leven, maar het is ook een grote bron van broeikasgasemissies. Als de wereld in de komende decennia klimaat- en ontwikkelingsdoelen wil realiseren, zullen we anders over moeten gaan nadenken over de manier waarop we dingen koel houden, stelt professor Toby Peters (University of Birmingham).

Wat is de cold chain en waarom is die zo belangrijk?

‘Vaccins en medicijnen in ziekenhuizen gaan net als veel van ons voedsel door een lange logistieke keten, waarin temperatuurbeheersing cruciaal is. Het gaat niet alleen om gekoelde opslag maar alle elementen in keten, van de akker tot de koelkast thuis, en hoe die naadloos moeten aansluiten om om voedsel vers te houden. Zodra voedsel geoogst is begint het feitelijk dood te gaan en koeling vertraagt dat proces zoveel mogelijk. Ik vond het vorig jaar verontrustend dat iedereen het had over de ontwikkeling van vaccins tegen corona en niet over de logistieke uitdaging om de vaccins bij de mensen te krijgen.’

Wat zijn gevolgen van gebreken in de cold chain?

‘In Afrika en India gaat een kwart van de vaccins verloren door gebreken in die keten. Het is zinloos om met dure processen de temperatuur in transport en opslag van vaccins te beheersen, als de vaccins in de laatste paar kilometer in een plastic zak op een brommer vervoerd worden naar de kliniek, waardoor ze bederven. Dan is al die inspanning en energie in de rest van de keten verspild. Als je denkt aan de aantallen vaccins die nodig zijn, dan is een kwart best aanzienlijk. Op dezelfde manier gaat in Afrika 40% van het voedsel verloren door zwakke schakels in de cold chain.’

Welke problemen moeten worden opgelost?

‘De grote uitdaging is hoe we garanderen dat cold chains robuust zijn en tegelijk ook onze net-zero klimaatdoelstellingen realiseren. Nu is die keten erg afhankelijk van diesel en fossiele brandstoffen voor distributiecentra en transport. Het is paradoxaal dat de dieselmotoren in vrachtwagens in Europa aan strenge eisen moeten voldoen, terwijl de koeling in de achterbak ook op diesel werkt, maar amper aan standaarden hoeft te voldoen. En dat terwijl het energieverbruik voor de koeling 12 tot 20% van het energieverbruik van zo’n vrachtwagen uitmaakt en tot 6 maal meer NOx en soms wel 29 keer meer fijnstof uitstoot dan de motor die de truck aandrijft.

‘Een probleem is dat we weinig echt goede data hebben over de directe emissies van de cold chain. Met mijn collega’s verzamel ik cijfers op verschillende niveaus. De wereld verspilt jaarlijks 1,3 ton eetbaar voedsel, waarmee de enorme hoeveelheden energie en grondstoffen die nodig waren voor de productie en transport verkwist worden. Voedselverspilling zorgt voor 4,4 Gton CO2-uitstoot wereldwijd [zo’n 10% van de totale emissies van de mensheid – red]. Daarvan komt 1 Gton door een gebrekkige cold chain, vooral in ontwikkelingslanden.’

Waarom zal de vraag naar koeling toenemen?

‘Koeling zorgt nu voor zo’n 7% van de broeikasgasemissies. Als veel landen rijker worden, neemt de vraag naar airconditioning en andere vormen van koeling toe. Die vraag groeit bovendien ook nog door een warmer wordende wereld. En we kunnen niet zonder, want als het te warm is, bederft voedsel en gaat onze productiviteit omlaag. Zelfs koeien produceren minder melk als het te warm is en hebben in sommige landen airconditioning nodig.’

Wat is de oplossing hiervoor?

‘We moeten anders gaan denken. Bij groene energie denken we vaak aan elektriciteit. Maar koeling gaat over thermische energie – we hoeven niet noodzakelijkerwijs eerst energie in elektriciteit om te zetten om dingen af te koelen. We hebben bijvoorbeeld grote hoeveelheden laagwaardige warmte in de industrie, die gebruikt zou kunnen worden om koeling te verbeteren via absorptiekoelers (die koelen door plotseling drukverschillen, aangedreven door warmte).

‘Koelingsinstallaties produceren aan de achterkant veel warmte, waarmee je warm water en verwarming voor gebouwen in de omgeving kunt verzorgen. Gebouwen en systemen kunnen ontworpen worden, zodat ze minder koeling vergen. Een mooi voorbeeld zijn de drones van het bedrijf Zipline in Afrika, die bloed bezorgen bij lokale klinieken. Zipline bewaart bloed gekoeld in een opslagcentrum. Het wordt vervolgens, in isolatieverpakking, met drones in 20 minuten vervoerd en met parachutes op locatie gedropt. Daarmee worden gekoelde trucks overbodig.

‘Het is belangrijk te beseffen dat er niet één zaligmakende oplossing is. Gekoeld transport op batterijen is bijvoorbeeld niet bij voorbaat de efficiëntste oplossing. Ik ben optimistisch over opslag in vloeibare lucht. Daarbij wordt lucht gekoeld tot het vloeibaar wordt. Hiermee is al grootschalige energieopslag mogelijk. Als je die vloeibare lucht vervolgens weer aan buitentemperaturen blootstelt, zet het snel uit. Met die hoge druk kan je turbines of zuigers in een motor aandrijven. De kou die daarbij ontstaat kan je weer terugleiden naar het vloeibaar maken om de efficiëntie van dat proces te verhogen.

‘Als je dit mechanisme in gekoeld transport toepast (bijvoorbeeld in een Dearman-motor die expanderend gas in zuigers gebruikt), dan kan je met vloeibare lucht een voertuig aandrijven, waarmee je koeling en aandrijving bundelt. Hieraan werkt het CryoHub project onder leiding van prof. Judith Evans (London South Bank University). CryoHub past energieopslag in vloeibare lucht toe in de gekoelde opslag van een supermarkt, om toepassing op grotere schaal te onderzoeken. Het heeft een pilot geïnstalleerd in een distributiecentrum in het Vlaamse Lommel. Als het goed werkt, kan op meer dan duizend locaties in Europa worden energieopslag met koeling worden geïntegreerd.’

Is er nog laaghangend fruit?

‘Kijk eens naar LNG: aardgas dat tot 162°C wordt gekoeld om het makkelijker over lange afstanden te kunnen transporteren. Op zijn plaats van bestemming wordt het door verhitting weer gasvormig. De vrijkomende koude wordt afgevoerd in zee. We gooien theoretisch gezien miljarden euro’s aan kou weg en tegelijkertijd verbranden we fossiele brandstoffen om koeling aan te drijven. We zouden de beschikbare koude kunnen gebruiken voor koeling in distributiecentra, data centers of koeling van huizenblokken.’

Waar wachten we op?

‘Het probleem is niet de techniek. Veel draait om gedrag en de manier waarop we over koeling denken. De grootste uitdaging is het integreren van alle onderdelen van het systeem, zodat het temperatuurmanagement vlekkeloos werkt. Voor voedsel moet het bijvoorbeeld vanaf de akker via de distributie tot in de winkel en ons eigen huis op elkaar aangesloten zijn.
‘In grote delen van de wereld is een gebrek aan scholing en vaardigheden ook een probleem. Door de bestaande koelingssystemen beter te reinigen en te onderhouden zouden ze het rendement van bestaande installaties met 25% kunnen verhogen. En als we nieuwe systemen gaan toepassen zullen we alleen maar meer goed opgeleide technici en ingenieurs nodig hebben om de nieuwe technieken goed te laten werken.

‘Overheden zullen hard moeten gaan nadenken over de aanleg van meer geïntegreerde en robuuste kouketens. Op dit moment wordt dit vooral overgelaten aan de industrie en is het grote publiek blind voor het belang van de cold chain voor een veerkrachtige samenleving.’

Wat zijn de gevolgen van een beter koude-economie?

‘Voor mij is die van groot belang in het licht van de de drie grote doelen die wereld heeft geformuleerd. Je hebt de Sustainable Development Goals (SDGs) van de VN, het klimaatakkoord van Parijs en het Montrealprotocol en het daaropvolgende Kigali Akkoord over koudemiddelen. De cold chain is de verbindende schakel. Om de wereld te voeden is een betrouwbaardere voedselvoorziening met minder verspilling nodig. Minder verspilling betekent minder watergebruik, minder grondstofgebruik en hogere inkomens voor boeren. Door medicijnen en vaccins beter op temperatuur te houden tot aan het moment van toediening, verbeter je de volksgezondheid. En dan heb je nog de klimaatimpact van de kouketen. Denk aan al het energieverbruik met bijbehorende emissies om die koeling te verzorgen. En tenslotte zijn koudemiddelen zelf krachtige broeikasgassen. Om de grote doelen te realiseren is het aanpakken van problemen in de cold chain essentieel.’

Dit artikel is gepubliceerd in Horizon Magazine. Vertaling en redactie: Gerald Schut

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!