Roel Gevaers (UAntwerpen): “Droogijs heeft potentieel om cold chain flink te beïnvloeden”

De koude keten staat voor grote uitdagingen, onder meer op gebied van duurzaamheid en CO2-voetafdruk. Zeker in de last mile biedt passieve koeling met droogijs grote kansen om ze aan te gaan. Droogijs wordt vandaag nochtans weinig gebruikt. Dat stellen Naeem Salim Bagwan, Roel Gevaers en Wouter Dewulf van de Universiteit Antwerpen (supporting partner van Log!Ville) vast. Zij publiceerden een paper waaruit blijkt dat het potentieel van droogijs in de toeleveringsketen nog fors wordt onderbelicht. Professor Roel Gevaers legt de voor- en nadelen uit van droogijs in de koellogistiek.

Vier jaar geleden kwam droogijs in de aandacht omdat de Covid-vaccins van Pfizer in hermetisch afgesloten koffers aan een temperatuur van -70°C vervoerd moesten worden. Synthetisch droogijs was de beste oplossing om die temperatuur constant te waarborgen.

Droogijs - een samengeperste, vaste vorm van CO2 - werd tot dan hoofdzakelijk gebruikt om medicatie of organen te bewaren en te vervoeren als er geen mechanische koeling (actieve koeling) gebruikt kan worden.

“Na contacten met Cold Jet, een Belgisch-Amerikaanse producent van machines om droogijs te produceren (met o.a. Pfizer als klant) kwamen wij tot de constatatie dat buiten de farmasector, het gebruik van droogijs nog zeer schaars is in de logistiek en het transport. Het wordt bijvoorbeeld aan boord van vliegtuigen in een schuif onderaan de trolleys gestoken om ze te koelen of nog soms in een apart compartiment van een bestelwagen gebruikt om de last mile van diepvriesproducten te verzorgen, maar niet om gekoelde producten te vervoeren. Daarom onderzochten we de haalbaarheid en duurzaamheid van droogijs als koelmiddel in de supply chain”, zegt Roel Gevaers.

“Het verminderen van de uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen is een grote uitdaging in de transport- en logistieke sector en een nog grotere in de koude toeleveringsketen. Mogelijk is droogijs een middel om die uitstoot te verminderen. Daarom hebben we de gepubliceerde academische literatuur nagetrokken om te weten hoe groot de productbekendheid en het gebruik van droogijs in de koude keten zijn. Onze belangrijkste vaststelling is dat er wereldwijd heel weinig research daarrond is gedaan. Met andere woorden: het nut en de voordelen van droogijs worden onderschat, zeker in de distributie en de last mile cold supply chain”, voegt hij toe.

Voordelen tegenover actieve koeling en gelpacks

Tijdens de covidcrisis is de e-commerce in de voedingsmiddelenindustrie enorm gegroeid. Men verwacht dat deze trend zich zal voortzetten en dat de onlinemarkt voor voedingsmiddelen en dranken met gemiddeld 17,6% zal groeien (CAGR) tot 109,23 miljard USD in 2026 met een CAGR van 17,6%. Deze stijging zal een enorme druk leggen op de bestaande infrastructuur van de koude keten, met name op het transportsegment dat voornamelijk afhankelijk is van actieve koelsystemen.

“Deze hebben het voordeel dat de temperatuur eenvoudig te regelen is, maar vanaf de productielocatie tot aan de consument hebben ze vaak te maken met temperatuurschommelingen. Dat is nog meer het geval in de last mile omdat bij elke levering de deuren worden geopend zodat koude lucht wordt verloren en warmere lucht binnenkomt. Zeker tijdens de zomermaanden. Deze schommelingen kunnen – zeker in farmatransport - leiden tot productschade en zelfs -verspilling.

Een ander nadeel is dat de meeste actieve koelsystemen grote hoeveelheden energie nodig hebben. Nog een nadeel is dat men in een gekoelde bestelwagen moeilijk ook ‘ambient’ producten kan vervoeren, zodat men twee verschillende bestelwagens voor eenzelfde ronde moet inzetten”, somt hij op. “In de last mile wordt daarom vaak passieve koeling gebruikt”.

“Vandaag is de standaard een kartonnen doos met daarin een isomo-doos met gelpacks die de levensmiddelen of farmaproducten koel houden. Dit is zeer efficiënt, omdat dankzij de goed geïsoleerde verpakking, producten tot 10 dagen op temperatuur kunnen worden gehouden, wat zelfs transporten tot in Afrika bijvoorbeeld mogelijk maken. Deze methode is dus zeer handig maar ook zeer vervuilend: na gebruik gooit men meestal de isomo en de gelpacks weg. Gelpacks zijn immers zeer moeilijk te recycleren en hen ‘retourneren’ is een zeer duur en complex proces. Droogijs is een bijzonder interessant alternatief voor de gelpacks omdat de CO2 na gebruik gewoon als gas vrijkomt (het ‘sublimeren’). Er is dus geen afval”, zegt Roel Gevaers nog.

Er bestaan drie manieren om droogijs aan te wenden: men kan het ijs in zakken van bijvoorbeeld 30 op 10 op 5 cm steken (bijvoorbeeld om de lucht in de koeltrolleys in de luchtvaart te koelen), blokjes van 2 of 3 cm vormen en ze rechtstreeks op het (diepgevroren) product scheppen of als een losse substantie – een soort sneeuw – gebruiken.

Toewijzing van de CO2-uitstoot

Om droogijs te maken gebruikt men CO2 die vrijkomt bij industriële en chemische processen – bijvoorbeeld bij de vergisting van bier of de ammoniakproductie - en die men afvangt. Als men deze CO2 niet zou afvangen, dan zou die in de atmosfeer terechtkomen en bijdragen aan de opwarming van de aarde. Met droogijs komt die CO2 weliswaar ook in de atmosfeer terecht -zij het uitgesteld – maar men vermijdt de CO2-uitstoot van de koelagregaten. De totale koolstofvoetafdruk van droogijs is dus kleiner dan die van actieve koeling met diesel of benzine. “Ons verder onderzoek zal erop gericht zijn om dat wetenschappelijk te becijferen”, voegt Roel Gevaers eerlijkheidshalve toe.

“Er zal ook verder onderzoek nodig zijn om die CO2-uitstoot toe te wijzen. Dat aspect is zeer belangrijk in het kader van de CO2-rapportage. Vandaag is er nog geen consensus of men die uitstoot aan de fabriek moet toewijzen waar de CO2 wordt afgevangen, dan wel aan de supply chain. Colruyt heeft bijvoorbeeld testen uitgevoerd met koelcontainers en droogijs, maar is ermee gestopt omdat de sublimatie aan het transport werd toegewezen. Daarom werkt de UAntwerpen aan een model om de toewijzing in kaart te brengen en te bepalen”, voegt hij toe.

Impact op de verpakkingen

Op de vraag of een toename van het gebruik van droogijs als passieve koeling een impact zal hebben op de verpakkingen in de cold supply chain, antwoordt Gevaers genuanceerd: “Er is meer isolatiemateriaal nodig, dat liefst duurzaam is en niet weggeworpen maar herbruikt wordt. Dan is het beheer van de retourflows een uitdaging. Maar dat is eigenlijk een algemene bezorgdheid, in die zin dat de ganse supply chain voor die uitdaging staat”.

Die verpakkingen zullen, door het isolatiemateriaal, ook groter zijn. Dat betekent dat een bestelwagen of vrachtwagen minder nuttige last kunnen meenemen. Er zijn dus meer voertuigen nodig om eenzelfde aantal producten te vervoeren. Ook hier reageert hij genuanceerd. “Dat is waar, maar men mag niet uit het oog verliezen dat in de last mile zowel gekoelde als ‘ambient’ producten worden vervoerd. Als je beide kunt combineren dankzij de passieve koeling, dan kun je twee flows samenbrengen die anders twee aparte bestelwagens nodig zouden hebben. Je bespaart dus potentieel in totaal veel kilometers, dat zal verder onderzoek moeten uitwijzen.

Conclusie

Volgens Gevaers heeft droogijs een reëel potentieel in de koude keten en zeker in de last mile. Niet alleen als duurzamer alternatief voor de vervuilende gelpacks als passieve koeling, maar ook voor de voertuigen met actieve koeling. Het brandstofverbruik daalt doordat geen koelagregaat nodig is en de veiligheid van de levensmiddelen en medicijnen wordt beter gewaarborgd doordat er geen temperatuurschommelingen zijn.

Toch ziet hij een aantal uitdagingen die een breder gebruik van droogijs voorlopig in de weg staan. “Er is nog meer onderzoek nodig rond de organisatie van de retourflows, rond de toewijzing van de CO2-uitstoot en rond de CO2-balans tegenover andere methodes van passieve koeling en tegenover de actieve koeling. Binnen de UAntwerpen werken wij al aan een emissiecalculator voor de actieve versus de passieve koeling. Die zal naar verwachting in maart of april klaar zijn.

De paper van Naeem Salim Bagwan, Roel Gevaers en Wouter Dewulf kunt u hier downloaden.

Wilt u meer te weten komen over UAntwerpen? Lees hier.