Cinétique de séchage, consommation d'énergie, analyse économique et environnementale du séchage des peaux de grenade à l'aide d'un séchoir solaire hybride comparé à un four

Transformer les déchets de fruits en trésor utile

Le jus de grenade est apprécié dans le monde entier, mais près de la moitié de chaque fruit — principalement la peau — finit généralement en déchet. Cette peau est en réalité riche en composés naturels susceptibles d'être utilisés dans l'alimentation, la médecine et les cosmétiques. Le défi consiste à la sécher de manière sûre et économique sans gaspiller d'électricité ni nuire à l'environnement. Cette étude examine une solution intelligente fondée sur l'énergie solaire, en comparant un nouveau séchoir solaire hybride à un four électrique standard pour déterminer lequel sèche les peaux de grenade de façon plus efficace, moins coûteuse et avec une empreinte carbone plus faible.

Une façon plus intelligente d'utiliser la lumière du soleil

Le cœur du dispositif est un séchoir solaire indirect hybride, un appareil de la taille d'une armoire qui utilise la lumière du soleil comme source principale de chaleur mais inclut aussi un petit chauffage électrique et des ventilateurs pour l'appoint et le contrôle. La lumière du soleil réchauffe l'air à l'intérieur d'un collecteur métallique plat ; des ventilateurs poussent cet air chaud dans une chambre de séchage isolée, où les peaux de grenade sont disposées en couches fines sur des plateaux rotatifs pour une exposition uniforme. Une unité de contrôle maintient la température et l'humidité de l'air à des valeurs réglées, de sorte que le processus reste stable même lorsque les conditions extérieures varient. Les chercheurs ont testé trois températures de séchage — 50, 60 et 70 °C — et trois épaisseurs de couche de peau — 1, 2 et 3 cm — puis ont comparé les résultats avec ceux d'un four électrique conventionnel fonctionnant aux mêmes températures et épaisseurs.

Vitesse à laquelle les peaux perdent de l'eau

Les peaux de grenade fraîches contiennent initialement une humidité très élevée, soit environ les trois quarts de leur poids sous forme d'eau. Le séchoir solaire comme le four ont réussi à réduire cette humidité jusqu'à un état final très sec d'environ 2–3 % d'eau, suffisant pour un stockage sûr et un traitement ultérieur. Comme prévu, des températures de séchage plus élevées ont accéléré la perte d'eau, et des couches plus épaisses ont généralement présenté des taux de séchage momentanés plus élevés car elles contenaient davantage d'eau à éliminer. Dans les deux systèmes, le taux de séchage a culminé au début — lorsque l'eau libre s'évapore facilement — puis a diminué à mesure que les peaux s'asséchaient et que l'eau devait migrer depuis l'intérieur des tissus. À 70 °C et pour une épaisseur de 3 cm, le séchoir solaire hybride a atteint un taux de séchage maximal d'environ 196 kilogrammes d'eau évaporée par kilogramme de matière sèche et par heure, légèrement supérieur au four dans des conditions similaires.

Réduction de la consommation électrique et des émissions de carbone

Bien que les deux systèmes aient produit des peaux de sécheresse comparable, leur consommation d'énergie différait fortement. Le four conventionnel reposait entièrement sur l'électricité, tandis que le séchoir solaire hybride utilisait un mélange de chaleur solaire et d'un apport électrique réduit. En conséquence, le système solaire a réduit la consommation d'électricité d'environ deux tiers à trois quarts par rapport au four, selon la température et l'épaisseur de la couche. Par exemple, dans la condition la plus exigeante (50 °C et une couche de 1 cm), le four consommait environ 7 769 watts par kilogramme de peaux, tandis que le séchoir hybride n'utilisait qu'environ 2 116 watts par kilogramme. Au cours de sa fabrication, la construction du séchoir solaire a requis environ 1 270 kilowattheures d'énergie « incorporée », mais son fonctionnement annuel a évité tellement d'électricité d'origine fossile que la période de retour énergétique n'était que d'environ 2,4 à 6,3 ans — bien en dessous de la durée de vie supposée de 30 ans. Cela s'est traduit par une estimation d'environ 75,5 tonnes de dioxyde de carbone évitées et plusieurs centaines à plus de deux mille dollars américains de valeur potentielle de crédits carbone sur sa durée de vie.

Compte des coûts pour les agriculteurs et l'industrie

L'équipe a également examiné l'aspect économique, pas seulement l'énergie. Le séchoir hybride a été conçu volontairement simple, avec une ossature en bois, une isolation basique, un chauffe-eau standard et un petit ventilateur, ce qui maintient le coût d'achat autour de 200 dollars américains — bien inférieur à celui de nombreux séchoirs industriels. En tenant compte de l'investissement, de l'entretien et de l'électricité, ils ont constaté que le séchage des peaux de grenade dans le séchoir solaire pouvait coûter aussi peu que 144,5 dollars américains par tonne, en particulier lorsqu'il fonctionne à 70 °C avec une couche de peau de 1 cm. Ce réglage sèche rapidement, ce qui permet de traiter plus de tonnes de peaux par an et de répartir les coûts fixes sur une production plus importante. Dans de nombreux cas, le séchoir hybride revenait moins cher par tonne que le four, tout en utilisant moins d'électricité du réseau.

Pourquoi cela importe pour la vie quotidienne

Pour le grand public, le message est simple : au lieu de jeter les peaux de grenade, on peut les sécher efficacement au soleil et les transformer en ingrédients pour des aliments plus sains, des compléments et des produits cosmétiques. L'étude montre qu'un séchoir solaire hybride relativement peu coûteux peut offrir de bonnes performances de séchage, réduire fortement la consommation d'électricité et diminuer les émissions de gaz à effet de serre par rapport à un four classique. Avec des temps de retour énergétique courts et des coûts d'exploitation plus faibles, de tels systèmes pourraient aider les agriculteurs, les petits transformateurs et les communautés rurales à valoriser les « déchets » agricoles, améliorer leurs revenus et soutenir une production alimentaire plus respectueuse du climat en même temps.

Citation: Metwally, K.A., Khater, ES.G., Bahnasawy, A.H. et al. Drying kinetics, power consumption, economic and environmental analysis of pomegranate peels drying using a hybrid solar dryer compared with oven dryer. Sci Rep 16, 7395 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-22464-7

Mots-clés: séchage solaire, peau de grenade, valorisation des déchets alimentaires, énergie renouvelable, séchoir hybride