Transformer les sous-produits alimentaires en opportunités

* Soutenu par la HES-SO, RCSO Économie et Gestion, projet #118745 (2022-2024).

ProSeed et la HEG-Genève collaborent pour repenser la chaîne d’approvisionnement de ces matériaux souvent considérés comme déchets, en mettant l'accent sur l'upcycling de la drêche de brasserie, le principal sous-produit dans le processus du brassage de la bière.

La production alimentaire conduit à la création de déchets alimentaires et de sous-produits, et des millions de tonnes sont produits chaque année dans l’Union Européenne. Afin de valoriser ces déchets et sous-produits, de nouvelles entreprises se concentrent sur le recyclage et l’économie circulaire, et produisent des ingrédients « upcyclés » [2]. Mais à ce jour, la plupart des expériences axées sur la revalorisation des sous-produits alimentaires ont été menées à l'échelle d'un laboratoire ou d'une usine pilote, avec des tests industriels limités [3]. Pour augmenter le volume des opérations, la logistique, la chaîne d’approvisionnement et la sélection des partenaires deviennent des aspects clés.

ProSeed est une start-up active dans le traitement des co-produits de l’industrie alimentaires. ProSeed développe un modèle d'affaires et une technologie innovante permettant la transformation des drêches de brasserie (« Brewer’s Spent Grain », ou BSG) en une nouvelle matière première : des flocons d'orge. Ces flocons sont vendus à des fabricants d'ingrédients pour être transformés en farine et en concentré de protéines.

Le BSG est le sous-produit le plus abondant généré par le processus de brassage de la bière. L'utilisation traditionnelle actuelle comprend l'alimentation animale ou la production de biogaz. Malgré son statut de déchet alimentaire, le BSG possède des composants nutritionnels précieux et les nouvelles applications incluent la consommation humaine. L'« upcycling » du BSG comporte plusieurs obstacles: étant humide, le risque de détérioration du produit nécessite une manipulation rapide. L’intensification des opérations nécessite des processus d’ingénierie complexes et les aspects logistiques et de transport deviennent primordiaux.

Dans ce projet en collaboration entre la HEG-Genève et ProSeed, nous nous intéressons au transport et à la transformation des sous-produits alimentaires venant de la valorisation des déchets de BSG. En particulier, l’intégration verticale des activités de transformation tout au long de la chaîne d’approvisionnement est comparée à un modèle de sous-traitance pure. Les modèles économiques sont étudiés en se basant sur les données réelles disponibles [1].

Du modèle mathématique au « scaling up » des opérations

Pour le recyclage du BSG, ProSeed peut s'appuyer sur une chaîne d'approvisionnement impliquant différents fournisseurs (brasseries) et intermédiaires entreprenant différents processus de transformation (modèle de sous-traitance). L’objectif est de minimiser les coûts de la chaîne d’approvisionnement, tout en respectant les contraintes de délais, d’impact écologique, ou d’exclusivité.

La problématique revient à minimiser les coûts de transport et de production sous plusieurs contraintes : satisfaire la demande du client, respecter l’offre des brasseries, la capacité de chaque camion et la capacité de production des intermédiaires. Le rendement de production de chaque procédé est pris en compte. Le modèle sous-jacent est un algorithme de programmation linéaire mixte (MILP).

Une telle approche permet d’effectuer diverses analyses de sensibilités : quelle est l’importance d’incorporer une nouvelle brasserie ? Faut-il diversifier ses partenaires ou privilégier l’exclusivité des relations d’affaires ? Quel est l’impact sur les coûts d’une stratégie privilégiant les questions environnementales ? Est-ce que les contraintes de temps sont respectées avec la chaîne d’approvisionnement envisagée ? Finalement, faut-il mieux travailler avec des partenaires externes ou intégrer les activités le long de la chaîne ?

Un nouveau modèle d'affaires intégré ?

Les résultats montrent qu’à partir d’un certain seuil de production journalier, le modèle de sous-traitance ne suffit plus et intégrer les procédés de transformation du BSG, par exemple chez les brasseries, devient nécessaire pour augmenter le volume. Ceci nécessite un investissement initial, qui ne peut être évité si la cible est de générer de grands volumes de production journaliers. L’intensification des activités devient rapidement coûteuse, en particulier pour une start-up qui démarre ses opérations avec des fonds limités pour les investissements initiaux.

Références

[1] A. Caboussat, G. Lécureux, Data-driven supply chain optimization for the upcycling of food by-products. Poster. EFFoST 2023.

[2] M. Donner, A. Verniquet, J. Broeze, K. Kayser, H. de Vries, Critical success and risk factors for circular business models valorising agricultural waste and by-products, Resources, Conservation and Recycling 165 (2021) 105236.

[3] F. Girotto, L. Alibardi, R. Cossu, Food waste generation and industrial uses: A review, Waste Management 45 (2015) 32-41.