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Des frigos dans toutes les maisons? Si on avait dit cela à William Cullen, qui a découvert les premières réactions endothermiques par compression de la vapeur en 1756, il n'y croirait pas!
Mais alors, comment on faisait... AVANT?
Avant l'invention des condensateurs à vapeur (on attribue le premier brevet de compression de la vapeur à Jacob Perkins, un Américain qui lança son invention en 1834 aux États-Unis), les gens utilisaient la glace 🧊 qu'ils allait parfois chercher très loin, pour conserver leurs aliments. 🧊
Malheureusement, la recherche de glace fraîche de plus en plus difficile dans certaines régions (pollution, distance).
Il faudra attendre 1859 pour voir apparaître le premier système de production de glace plus ou moins rentable, grâce à Ferdinand Carré, qui est considéré comme le père de la réfrigération parce que son système utilisait un nouveau fluide: l’ammoniaque.
Bateau frigorifique
Une fois le premier système de production de glace inventé en 1859, on s’interrogea sur les applications commerciales et industrielles de la réfrigération.
On a imaginé de créer des salles réfrigérées pour transporter des produits valant très chers et devant être gardés au frais. On vit donc apparaître plusieurs essais de wagons de trains frigorifiques et des bateaux de transport avec chambre froide, pour transporter de la viande entre les pays.
Le plus lucratif des premiers essais fut lancé par William Soltan Davidson, en 1882. Celui-ci lança le 𝗗𝘂𝗻𝗲𝗱𝗶𝗻, le premier navire à transporter avec succès une cargaison complète de viande réfrigérée de la Nouvelle-Zélande vers l'Angleterre. Il était assez reconnu que l’Australie et la Nouvelle-Zélande étaient capable de produire de grandes quantités de viande à un prix ridiculement bas, mais on ne savait pas encore comment faire pour que cette viande demeure fraîche (et donc plus chère que si elle était séchée) pour être vendue aux riches de Grande Bretagne.
Le Dunedin fut un succès commercial majeur, rapportant plus de 4000 livres de profits en un seul voyage. Malheureusement, le 𝗯𝗮𝘁𝗲𝗮𝘂 𝗳𝗿𝗶𝗴𝗼𝗿𝗶𝗳𝗶𝗾𝘂𝗲 disparut 8 ans plus tard en mer (ironie du sort, il a été présumé qu'il aurait été frappé par des icebergs dans l'océan Austral) Il ne fut jamais retrouvé.
Les premières brasseries industrielles
Après les bateaux frigoristes et dans les transports, on vit apparaître les premières applications dans... les brasseries, au début du 20ème siècle.
Les brasseurs de bière avaient besoin de refroidir leur moût très rapidement avant d’y ajouter des levures afin d’avoir une bière de qualité, parce que le moût perd sa qualité bien rapidement et que les meilleures levures ne résistent pas au chaud.
S’il fait trop chaud, la fermentation est plus difficile à contrôler. On avait donc besoin de glace ou de réfrigération pour produire de grandes quantités de bière, et durant toute l'année. (A cette époque-là aussi ils avaient soif 🤣)
Au début du XXe siècle, on vit apparaître dans les maisons les premiers réfrigérateurs domestiques.
Le premier "Frigidaire" fut produit en 1916. L'entreprise Frigidaire fut rachetée par General Motors en 1919 et perdura jusqu'en 1979. (Frigidaire appartient maintenant à Electrolux).
En 1927, General Electric lança aussi sa première gamme de réfrigérateurs à des prix abordables., comm le "Monitor Top Refrigerator" de GM ou le "Model T de Ford" dont les prix tournaient autour de 300 à 500$.
Les recherches dans les fluides
Dès la fin des années ’20 et au début des années ’30, on chercha à trouver de meilleurs fluides réfrigérants, qui circuleraient dans les réfrigérateurs pour atteindre des températures plus froides. C’est ce qui donna naissance aux fameux chlorofluorocarbures (CFC) et à de nombreuses alternatives. Le CFC le plus connu est le fréon, développé par DuPont. Il fut employé dans plusieurs réfrigérateurs domestiques par la suite.
Le protocole de Montréal
En 1987, le protocole de Montréal bannit virtuellement l’utilisation des CFC dans presque tous les produits, incluant le réfrigérateur. La raison est que les CFC étaient volatiles et causaient un problème majeur pour la couche d’ozone. Afin de prévenir les problèmes à venir, on en régula si sévèrement l’utilisation que l’on arrêta d’en produire.
Maintenant, on utilise principalement les hydrofluorocarbures, comme le réfrigérant R-134a, pour les usages domestiques. Dans l’industrie, les fluides utilisés dépendent de l’utilisation désirée et de la température nécessaire pour atteindre ces buts. Dans certains cas, on utilisera de l’azote liquide, mais pour la majorité des cas en alimentation, on utilise l’ammoniaque.
L’ammoniaque est un gaz à la température ambiante et à pression normale. Il est mortel pour l’humain en faibles quantités. L’usage est donc régulé et les systèmes de sécurité pour prévenir les fuites sont nombreuses.
Les systèmes modernes
Dans le domaine industriel, on regarde maintenant le développement et l’amélioration de fluides pour remplacer l’ammoniaque, mais c’est encore très difficile. Au niveau de l’amélioration de l’efficacité des systèmes de réfrigération, la principale innovation vient des systèmes en cascade, qui utilisent un système de compression du dioxide de carbone (CO2) et de compression de l’ammoniaque. L’ajout du système de compression au CO2 donne une amélioration significative de l’efficacité énergétique du réfrigérateur. Par contre, la technologie est encore relativement nouvelle.
Les utilisations modernes et médicales
Nous sommes passés de l’utilisation de la réfrigération par compression pour le transport de produits frais de valeur (fruits, légumes et viandes) pour nous concentrer sur son utilisation à la maison. Maintenant, de nombreuses utilisations du froid sont disponibles.
À la maison, les systèmes d’air climatisé fonctionnent habituellement par compression de vapeur. Les premiers designs d’air climatisé électrique datent de 1902, avec Willis Haviland Carter. L’air climatisé n’est pas un système nouveau (c’était présent en Antiquité), mais le système efficace actuel date d’un siècle.
En biopharmaceutique, il est possible de ralentir la vitesse de certaines réactions grâce au froid. Cela permet de garder du sang humain pour les transfusions ou de développer des antibiotiques. Finalement, l’azote liquide a aussi permis d’atteindre des températures extrêmement basses, lançant la cryogénie. Cela permet de suspendre le métabolisme, de faire de la recherche sur les supraconducteurs (des conducteurs électriques extrêmement efficaces, tant qu’ils sont gardés à basse température) et de développer d’autres innovations en alimentaire. La cuisine moléculaire a, entre autres, utilisé la cryogénie.