# UMR SayFood : approches d'écoconception

Caroline Pénicaud

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Caroline Pénicaud. UMR SayFood : approches d'écoconception. COPIL du RMT ECOVAL, Feb 2025, Paris, France. hal-05241111

HAL Id: hal-05241111

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# UMR SayFood : approches d'écoconception

Caroline Pénicaud
Directrice de Recherche INRAE

13 février 2025

RMT ECOVAL

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L'UMR SayFood
<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Campus Agro Paris-Saclay</figcaption></figure>

121 permanents

✓ 63 scientifiques

✓ 58 ingénieurs et techniciens

31 doctorants

20 CDD

De nombreux stagiaires
<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>### Ingénierie des aliments et des bioproduits pour des systèmes alimentaires sains et durables : de la conception à la consommation</figcaption></figure>
# Nos compétences et challenges

Des compétences pluridisciplinaires,
sur des objets de recherches pluriels

## Modélisation

Évaluation et prédiction du
risque sanitaire

Eco-conception
Intensification des procédés

Déconstruction

• processus oral

• digestion

Aliments

Emballages
Bio-molécules

Procédés et
bio-procédés

Utilisateurs
Consommateurs

Maitrise des
écosystèmes
microbiens

Interactions matrices-transferts-procédés

• Structuration

• Réactivité chimique et microbiologique

Déterminants
sensoriels

pour répondre à des
enjeux sociétaux

Systèmes alimentaires
sains et durables

AF Développement d'aliments fermentés

NP Intégration de nouvelles sources de protéines

AP Alimentation personnalisée

SAU Systèmes alimentaires urbains et péri-urbains

VAL Valorisation des co-produits des agro-industries et lutte contre le gaspillage
# Nos dispositifs expérimentaux

## Espaces laboratoires transversaux aux équipes

- Chimie-biochimie

- Physico-chimie / Microscopie

- Microbiologie

- Manips instrumentées

- Analyses sensorielles

## Halle technologique (2360 m²)

- Zone pilotes + zone microbiologie + zone alimentaire

- Atelier

- 2 espaces d'accueil d'entreprises

## Nouveaux outils en émergence

- Restaurant expérimental (équipements cuisine et salle de mesures + tracking des consommateurs et des plateaux)

- PF Ferments du Futur (métabolomique/volatilomique de matrices fermentées)

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Credit R. Cercley-Scion</figcaption></figure>

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Credit R. Cercley-Scion</figcaption></figure>
Nos équipes

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CoMiAl

Communautés
microbiennes
alimentaires

Biochimie

Microbiologie

Genomique

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ProBioSSep

Procédés
microbiolo-
giques,
stabilisation,
séparation

Physico-chimie

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IHAC

Interactions
Homme-aliment
pour la
conception

Analyse
sensorielle

Sciences
conso/gestion

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GéPro

Génie des
produits

Chimie

Biochimie

Physico-chimie

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

ModIC

Modélisation et
ingénierie par le
calcul

Math appli.

Génie des procédés
L'écoconception
(telle que je la travaille)
# Quelle démarche d'écoconception ?

## Evaluation environnementale
### Analyse du Cycle de Vie

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Evaluation

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Conception

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D'après Charter & Chick 1997, Brezet & van Hemel 1997

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## Evaluation multicritère
### Nutrition
### Analyse sensorielle
# Diagnostics environnementaux

## Bactéries lactiques stabilisées

Journal of Cleaner Production 184 (2018) 847-858

Contents lists available at ScienceDirect

Journal of Cleaner Production

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EL

Life
bacteria

Car

Fernanda Fonseca

UMR GMP, AgroParisTech, INRA, Université Paris-Saclay, 78850, Thiverval-Grignon, France

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<figure><img src="image_23.png" /></figure>

## Fraises emballées

Postharvest Biology and Technology 177 (2021) 111521

Contents lists available at ScienceDirect

Postharvest Biology and Technology

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<figure><img src="image_25.png" /></figure>

Nathalie Gontard<sup>a</sup>, Stéphane Guilbert<sup>a</sup>, Valérie Guillard<sup>a,*</sup>

Au sein d'une même catégorie d'aliments, la variabilité inter-produits justifie-t-elle de raisonner l'écoconception à l'échelle du produit ?

Est-ce que les pratiques à domicile des consommateurs influencent les impacts environnementaux des produits de façon significative ?

Comment coupler l'environnement à la nutrition pour évaluer les aliments ?

<figure><img src="image_26.png" /></figure>

Article

Express of 4

Adeline Cortesi, Laure Dijoux, Gwenola Yannou-Le Bris ⚙️ and Caroline Pénicaud ⚙️

Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood, 91120 Palaiseau, France; adeline.cortesi@inrae.fr (A.C.); lauredijoux6@gmail.com (L.D.)

Journal of Cleaner Production 336 (2022) 130128

Contents lists available at ScienceDirect

Sustainable Production and Consumption 37 (2023) 26-38

Contents lists available at ScienceDirect

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## 4. Fromages AOR

<figure><img src="image_28.png" /></figure>

<figure><img src="image_29.png" /></figure>

Does environmental impact vary widely within the same food category? A case study on industrial pizzas from the French retail market

Adeline Cortesi<sup>a</sup>, Caroline Pénicaud<sup>a,*</sup>, Anne Saint-Eve<sup>a</sup>, Louis-Georges Soler<sup>b</sup>, Isabelle Souchon<sup>a,b,c</sup>

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Contribution of consumer practices to the environmental impacts of pizzas

Adeline Cortesi<sup>a</sup>, Marine Colpaert<sup>a</sup>, Anne Saint-Eve<sup>a</sup>, Bastien Maurice<sup>a</sup>, Gwenola Yannou-Le Bris<sup>a</sup>, Isabelle Souchon<sup>b</sup>, Caroline Pénicaud<sup>a,*</sup>

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<footnote><sup>a</sup> IATE, Agro polymers Engineering & Emerging Technology, Univ Monspeller, INRAE, Institut Agro, Monspeller & CIRAD, 2 place Pierre Viala, Bat 31, 34060, Monspeller cedex 01, France</footnote>

<footnote><sup>b</sup> ITAP, Univ Monspeller, INRAE, Institut Agro, Monspeller, France</footnote>

<footnote><sup>c</sup> Else, Research group for Environmental Life cycle and Sustainability Assessment, Monspeller, France</footnote>

<footnote><sup>d</sup> Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood, 78850, Thiverval-Grignon, France</footnote>

<footnote><sup>a</sup> Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood, F-78850, Thiverval-Grignon, France</footnote>

<footnote><sup>b</sup> Université Paris-Saclay, INRAE, UR ALISS, 94205, Ivry-sur-Seine, France</footnote>

<footnote><sup>c</sup> Université D'Avignon, INRAE, UMR SQPOV, 84911, Avignon Cedex 9, France</footnote>

<footnote><sup>a</sup> Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, UMR SayFood, 91120 Palaiseau, France</footnote>

<footnote><sup>b</sup> Avignon Université, INRAE, UMR SQPOV, 84000 Avignon, France</footnote>
# Variabilité des impacts des aliments

## Au sein d'une même catégorie d'aliments, la variabilité inter-produits justifie-t-elle de raisonner l'écoconception à l'échelle du produit ?

### 80 pizzas industrielles

Cortesi et al. 2022, Journal of Cleaner Production

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Teneur en fromage et en bœuf

### 44 fromages AOP

Cortesi et al. 2022, Sustainability

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Ingrédients

Nature et quantité de lait

Equipements

### Performance de la cave d'affinage

Entre deux caves : 90% de différence d'impacts sur les indicateurs sensibles à la consommation électrique
# Intégration des pratiques des consommateurs

*Est-ce que les pratiques à domicile des consommateurs influencent les impacts environnementaux des produits de façon significative ?*

## 6 pizzas consommées à domicile

Cortesi et al. 2023

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Modalités d'usage du four peuvent doubler certains impacts

### Pratiques à domicile

## Fraises emballées

Matar et al. 2021

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Comportements vis-à-vis de l'emballage affectent les impacts
# Diagnostiquer conjointement environnement et nutrition

## Comment coupler l'environnement à la nutrition pour évaluer les aliments ?

### Nutrition : unité fonctionnelle de l'ACV

### 44 fromages AOP

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* UF nutritionnelle permet d'inclure la dimension nutritionnelle dans la dimension environnementale

* UF basée sur un nutriment améliore le classement des produits riches en ce nutriment

* Idéalement : étudier plusieurs UF

* Comment intégrer d'autres dimensions telles que la dimension sensorielle ?
# Intégrer les données et connaissances pour soutenir l'écoconception

* Besoin de nombreuses données pour réaliser les ACV

* ACV génère de nombreuses données

* Besoin de coupler résultats d'ACV à d'autres dimensions de la qualité des produits (nutrition, sensoriel, fonctionnalités...)

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Projet DataSusFood 2019-2022

anr®
# Quelles voies d'écoconception ?

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D'après Charter & Chick 1997,
Brezet & van Hemel 1997
# Améliorer - Optimiser : apports de l'ACV dynamique

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## • Inventaire temporalisé

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* ACV dynamique – procédé batch

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## • Mix énergétique temporalisé

* Importance de données mises à jour et adaptées à la saison

* Impacts peuvent être diminués par une planification différente du procédé

## Visualiser

- les étapes et opérations unitaires et leurs impacts associés

- si l'impact est dû à l'intensité du flux ou la durée de l'opération

- les contributeurs

Meilleure appropriation des résultats d'ACV par les spécialistes du génie des procédés

Projet DYNAMO 2021-2023

Collaboration CTCPA

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Qualiment

Réseau de recherche pour l'innovation alimentaire
# Reconcevoir : exemple de la reformulation des pizzas

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Thèse Adeline Cortesi 2022
# Reconcevoir : exemple de la reformulation des pizzas

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- Fromage

- Crème fraîche

- Lardons

- Emballage plastique

Re-conception

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- Sauce tomate

- Olive

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A valider
ACV simplifiées pour la conception de systèmes de réemploi des emballages

1. Informations simples sur le scénario à évaluer (utilisateur)
Identification de l'archétype correspondant

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2. A cet archétype correspond une équation, un jeu de distribution et donc des indices de Sobol (déjà calculés)

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4. L'utilisateur obtient ses résultats d'ACV

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3. Il est alors demandé à l'utilisateur de remplir un nombre limité de données (avec des niveaux de priorité)

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# Innover : le cas des frompois

## 4 produits type « camembert »

* 25% pois / 75% lait

* 50% pois / 50% lait

* 75% pois / 25% lait

* 100% pois

### Consortium microbien

(identique pour tous les produits)

* Lactobacillus rhamnosus

* Lactococcus lactis

* Geotrichum candidum

* Kluyveromyces lactis

INCUBATION 30°C / 18h –
DEMOULAGE – AFFINAGE 12°C
jusqu'à 13 jours

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Développement / fabrication :
UMR SayFood – plateforme Aurillac UMR Fromages

Saint-Eve et al. 2021
Huguet et al. 2023

Projet DIET+ 2018-2021

anr®
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### Bénéfice à augmenter la teneur en pois dans les frompois

### Contradiction avec étude consommateurs !

Saint-Eve et al. 2021

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### Impact des frompois > Impact du Camembert, houmous et tofu

### Simplifier et écoconcevoir le procédé !

### Paradoxe de l'écoconception
## Paradoxe de l'écoconception renforcé dans le cadre du processus d'innovation

* Choix faits en amont du processus de conception permettent les plus grands bénéfices environnementaux

* Méthodes d'évaluations environnementales les plus performantes mobilisables à un stade avancé du processus de conception

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PLACE OF ASSESSMENT

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## Enjeux pour l'évaluation

* Formaliser le rôle et le mode d'évaluation

* Utiliser des critères et des indicateurs de durabilité pertinents

* Adapter l'évaluation au contexte de l'artefact conçu

* Renforcer les pratiques participatives

Perrin et al. 2023
Article collectif IDEAS

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ideas

INITIATIVE FOR DESIGN
IN AGRIFOOD SYSTEMS
* L'innovation, un **processus tourbillonnaire, collectif, et interactif**: nombreuses boucles entre les étapes de production de connaissances, invention, développement, industrialisation et mise en marché (Akrich et al., 1988)

* Concevoir est **génératif, pour innover & pour produire des connaissances scientifiques** mise en lumière des trous de connaissances et des problèmes à résoudre (Hatchuel & Weil, 2002; Ravier et al., 2018; Toffolini et al., 2020)

* Favoriser la **transition vers des systèmes agri-alimentaires durables** suppose d'accompagner les acteurs dans l'exploration et le développement d'innovations systémiques et de rupture (Elzen, 2012; Meynard et al., 2017)

→ **IDEAS** = une communauté nationale de chercheurs et d'enseignants-chercheurs qui conduisent des recherches, forment des étudiants et des acteurs, et mobilisent des méthodes pour soutenir la conception innovante et l'accompagnement des transitions vers des **Systèmes Agri-Alimentaires sains et durables**
Exemples
de projets en cours
# Projet ICAD – Alimentation durable en restauration d'entreprise

## Objectif

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Analyse conjointe nutrition-environnement
à l'échelle des repas

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Choix réels des consommateurs
Réel restaurant d'entreprise

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Liés mais pas
toujours corrélés

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Peuvent être améliorés en toute saison

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Plateaux végétariens tendent à avoir moins d'impacts environnementaux

MAIS ce n'est pas systématique

MAIS cela ne dit rien de la qualité nutritionnelle des repas
# Projet ALINOVEG – Thèse Renaud Voisin (2023-2026)

Proposer une méthode multi-acteurs et multicritère structurée pour la conception de produits fermentés innovants à base de légumineuses

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Brief
marketing

Cahier des
charges

Composition
et procédés

Prototype

Fabrication

Packaging

Distribution et
vente

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Méthode

Acteurs

Critères

Démarche rarement
formalisée

**Acteurs centraux** : transformateurs,
distributeurs, consommateurs

Peu de prise en compte des **besoins**
et **contraintes d'autres acteurs**
(agriculteurs notamment)

**Critères prioritaires** : nutritionnel (taux de protéines...), sensoriel (amertume...), financier, toxicologique, technique

Besoin de prise en compte de **critères environnementaux** (ressources, biodiversité, terres, écotoxicité...)

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<figure><img src="image_80.png" /></figure>

<figure><img src="image_81.png" /></figure>

Outil pour la construction des
premiers cahiers des charges

Intégrer les besoins et
contraintes de toutes les
parties prenantes

Connaissances sur les critères
pertinents à évaluer lors de la
conception
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Couplage écosystème PO² et fouille de texte/données pour créer graphe de connaissance support à l'élaboration d'un jeu sérieux

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Collaboration MIA-Paris, BIA, IATE et plateforme PLASTIC

Coll. Université de Paderborn

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PADERBORN UNIVERSITY
# Projet ECOLACTIC – Thèse Lauranne Collet (2023-2025)

## Production d'acide lactique biosourcé par voie biologique : Valorisation d'un lactosérum pour l'élaboration de produits détergents dans une démarche d'écoconception

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anRT
ASSOCIATION NATIONALE
RECHERCHE TECHNOLOGIE

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### Évaluer et comparer l'impact environnemental des itinéraires technologiques actuel et alternatifs

#### Réalisation d'Analyses du Cycle de Vie

- Quantitatives

- Prospectives

### Mettre au point un itinéraire technologique de production d'acide lactique par fermentation du lactosérum

#### Approche expérimentale pour produire, séparer et purifier l'acide lactique

#### Formulation avec l'acide lactique éco-conçu

### Évaluation multicritère des itinéraires et implémentation sur site industriel

#### Intégrer les performances techniques, environnementales et les contraintes économiques pour accompagner les choix technologiques
Conclusions
# Conclusions

## L'Analyse du Cycle de Vie, une méthode privilégiée

* Pour réaliser des diagnostics environnementaux

* Pour accompagner l'écoconception

* Déclinée selon les besoins : ACV nutritionnelle, ACV dynamique, ACV prospective...

* Allant jusqu'aux impacts des comportements des consommateurs

## L'écoconception

* De l'optimisation multi-objectifs à la conception innovante

* Pour les aliments et les procédés

* Outils à destination des acteurs socio-économiques (outils d'aide à la décision, jeux sérieux)

* De plus en plus par des approches participatives