Published February 1, 2024
| Version v1
Publication
The charcoal cooling blanket: A scalable, simple, self-supporting evaporative cooling device for preserving fresh foods
Creators
- 1. Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
- 2. Akwa Ibom State University
Description
Evaporative cooling is a technology that has potential to help preserve fresh produce after harvest. This passive cooling solution is particularly interesting for marginal and smallholder farmers in remote, off-grid areas. Evaporative coolers are rarely deployed in these scenarios because there is a lack of simple, affordable, and small-scale systems. A charcoal cooling blanket has been designed and tested as an alternative evaporative cooler. The blanket can be made in any size from locally-sourced materials such as charcoal and hessian, or other biodegradable textiles. The cost of the blanket scales quasi-linearly with the length of the blanket. The blanket is semi-self-supporting and has several compartments to hold the charcoal, a material that is commonly used for evaporative coolers. It can be used throughout the fresh-produce supply chain. In laboratory experiments, the blanket cooled air and fruit temperatures by 5 °C below ambient (23 °C) at 40% relative humidity. This temperature was 2–3 °C above the wet-bulb temperature. The humidity inside a 56 l cooler was 85–95 %. In field experiments, a 600 l blanket cooler also achieved a temperature reduction of 2–3 °C below the outside air temperature. The materials to construct the blanket have a carbon footprint of 15 kg [CO2-eq] m−2. The environmental impact of operating a charcoal-blanket storage room of 33 m3 is therefore 200 times lower than that of a similar-sized commercial refrigeration unit for a 14 d storage period, which is a common storage period for many fruits and vegetables.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
التبريد التبخيري هو تقنية لديها القدرة على المساعدة في الحفاظ على المنتجات الطازجة بعد الحصاد. يعد حل التبريد السلبي هذا مثيرًا للاهتمام بشكل خاص للمزارعين الهامشيين وصغار المزارعين في المناطق النائية خارج الشبكة. نادرًا ما يتم نشر المبردات التبخيرية في هذه السيناريوهات نظرًا لعدم وجود أنظمة بسيطة وبأسعار معقولة وصغيرة الحجم. تم تصميم بطانية تبريد الفحم واختبارها كمبرد تبخيري بديل. يمكن صنع البطانية بأي حجم من مواد محلية المصدر مثل الفحم والهيسيان، أو غيرها من المنسوجات القابلة للتحلل الحيوي. تكلفة موازين البطانية شبه خطية مع طول البطانية. البطانية شبه ذاتية الدعم وتحتوي على عدة مقصورات لاحتواء الفحم، وهي مادة شائعة الاستخدام في المبردات التبخيرية. يمكن استخدامه في جميع مراحل سلسلة توريد المنتجات الطازجة. في التجارب المعملية، بردت البطانية الهواء ودرجات حرارة الفاكهة بمقدار 5 درجات مئوية تحت المحيط (23 درجة مئوية) عند رطوبة نسبية 40 ٪. كانت درجة الحرارة هذه 2–3 درجة مئوية فوق درجة حرارة المصباح الرطب. كانت الرطوبة داخل مبرد سعة 56 لترًا 85–95 ٪. في التجارب الميدانية، حقق مبرد بطانية سعة 600 لتر أيضًا انخفاضًا في درجة الحرارة يتراوح بين 2–3 درجات مئوية تحت درجة حرارة الهواء الخارجي. المواد اللازمة لبناء البطانية لها بصمة كربونية تبلغ 15 كجم [مكافئ ثاني أكسيد الكربون] م-2. وبالتالي، فإن التأثير البيئي لتشغيل غرفة تخزين بطانية الفحم البالغة مساحتها 33 مترًا مكعبًا أقل 200 مرة من تأثير وحدة التبريد التجارية ذات الحجم المماثل لفترة تخزين مدتها 14 يومًا، وهي فترة تخزين شائعة للعديد من الفواكه والخضروات.Translated Description (French)
Le refroidissement par évaporation est une technologie qui a le potentiel d'aider à préserver les produits frais après la récolte. Cette solution de refroidissement passif est particulièrement intéressante pour les agriculteurs marginaux et les petits exploitants dans les zones éloignées et hors réseau. Les refroidisseurs par évaporation sont rarement déployés dans ces scénarios en raison du manque de systèmes simples, abordables et à petite échelle. Une couverture de refroidissement au charbon de bois a été conçue et testée comme refroidisseur évaporatif alternatif. La couverture peut être fabriquée dans n'importe quelle taille à partir de matériaux d'origine locale tels que le charbon de bois et le hessian, ou d'autres textiles biodégradables. Le coût de la couverture évolue de manière quasi-linéaire avec la longueur de la couverture. La couverture est semi-autonome et comporte plusieurs compartiments pour contenir le charbon de bois, un matériau couramment utilisé pour les refroidisseurs par évaporation. Il peut être utilisé tout au long de la chaîne d'approvisionnement des produits frais. Lors d'expériences en laboratoire, la couverture a refroidi la température de l'air et des fruits de 5 °C en dessous de la température ambiante (23 °C) à 40 % d'humidité relative. Cette température était de 2 à 3 °C supérieure à la température du thermomètre mouillé. L'humidité à l'intérieur d'un refroidisseur de 56 l était de 85–95 %. Lors d'expériences sur le terrain, un refroidisseur de couverture de 600 l a également permis de réduire la température de 2 à 3 °C en dessous de la température de l'air extérieur. Les matériaux pour construire la couverture ont une empreinte carbone de 15 kg [CO2-eq] m−2. L'impact environnemental de l'exploitation d'un local de stockage de couverture de charbon de 33 m3 est donc 200 fois inférieur à celui d'une unité de réfrigération commerciale de taille similaire pour une période de stockage de 14 jours, qui est une période de stockage courante pour de nombreux fruits et légumes.Translated Description (Spanish)
El enfriamiento por evaporación es una tecnología que tiene potencial para ayudar a preservar los productos frescos después de la cosecha. Esta solución de enfriamiento pasivo es particularmente interesante para los agricultores marginales y pequeños agricultores en áreas remotas y fuera de la red. Los enfriadores evaporativos rara vez se implementan en estos escenarios porque faltan sistemas simples, asequibles y de pequeña escala. Se ha diseñado y probado una manta de enfriamiento de carbón como enfriador evaporativo alternativo. La manta se puede fabricar en cualquier tamaño a partir de materiales de origen local, como carbón y arpillera, u otros textiles biodegradables. El coste de la manta escala casi linealmente con la longitud de la manta. La manta es semi autoportante y tiene varios compartimentos para contener el carbón, un material que se usa comúnmente para enfriadores por evaporación. Se puede utilizar en toda la cadena de suministro de productos frescos. En experimentos de laboratorio, la manta enfrió el aire y las temperaturas de la fruta 5 °C por debajo de la temperatura ambiente (23 °C) a una humedad relativa del 40%. Esta temperatura fue de 2–3 °C por encima de la temperatura del bulbo húmedo. La humedad dentro de una nevera de 56 l era del 85–95 %. En experimentos de campo, un enfriador de manta de 600 l también logró una reducción de temperatura de 2–3 °C por debajo de la temperatura del aire exterior. Los materiales para construir la manta tienen una huella de carbono de 15 kg [CO2-eq] m−2. Por lo tanto, el impacto ambiental de operar un almacén de carbón vegetal de 33 m3 es 200 veces menor que el de una unidad de refrigeración comercial de tamaño similar durante un período de almacenamiento de 14 días, que es un período de almacenamiento común para muchas frutas y verduras.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- بطانية تبريد الفحم: جهاز تبريد تبخيري قابل للتطوير وبسيط وذاتي الدعم للحفاظ على الأطعمة الطازجة
- Translated title (French)
- La couverture de refroidissement au charbon de bois : un dispositif de refroidissement par évaporation évolutif, simple et autoportant pour la conservation des aliments frais
- Translated title (Spanish)
- LA manta DE enfriamiento DE carbón: Un dispositivo de enfriamiento evaporativo escalable, simple y autoportante para conservar alimentos frescos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4391242358
- DOI
- 10.1016/j.biosystemseng.2023.12.001
References
- https://openalex.org/W1595641501
- https://openalex.org/W1954471444
- https://openalex.org/W1956093762
- https://openalex.org/W1967265716
- https://openalex.org/W1969398506
- https://openalex.org/W1984049210
- https://openalex.org/W1992618362
- https://openalex.org/W1992736017
- https://openalex.org/W2023827550
- https://openalex.org/W2027941149
- https://openalex.org/W2027943298
- https://openalex.org/W2045788603
- https://openalex.org/W2048412360
- https://openalex.org/W2079311483
- https://openalex.org/W2094208214
- https://openalex.org/W2105233684
- https://openalex.org/W2143812206
- https://openalex.org/W2152753639
- https://openalex.org/W2169106479
- https://openalex.org/W2236644456
- https://openalex.org/W2429401996
- https://openalex.org/W2583128118
- https://openalex.org/W2590284718
- https://openalex.org/W2681390678
- https://openalex.org/W2717119084
- https://openalex.org/W2735559997
- https://openalex.org/W2772363757
- https://openalex.org/W2784899547
- https://openalex.org/W2803901105
- https://openalex.org/W2810197357
- https://openalex.org/W2901729499
- https://openalex.org/W2914617728
- https://openalex.org/W2948559319
- https://openalex.org/W2963330297
- https://openalex.org/W2967114544
- https://openalex.org/W2972355881
- https://openalex.org/W3004847794
- https://openalex.org/W3015760124
- https://openalex.org/W3037971253
- https://openalex.org/W3049725576
- https://openalex.org/W3132719435
- https://openalex.org/W3158309460
- https://openalex.org/W3200900293
- https://openalex.org/W4236943863
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W4298009340