Date de rapport 17-04-2023

Le projet TERAFOOD développe un capteur non intrusif pour le contrôle de la qualité des aliments emballés, jusqu'au niveau d'un prototype testé opérationnellement. Après la réalisation de tous les éléments technologiques nécessaires, une première génération de la partie photonique du capteur a été fabriquée et mesurée entre septembre et décembre 2018. Une version optimisée a été produite durant les premiers mois de 2019. Les propriétés mesurées sur cette dernière sont parmi les meilleures jamais rapportées pour les guides d'ondes et les résonateurs THz. Vers la fin de 2019, on a conçu la cellule à gaz qui sera utilisée pour le reste du projet pour tester le capteur dans des conditions contrôlées, en simulant un emballage alimentaire. La livraison de cette cuve, prévue en avril 2020, a rencontré plusieurs délais suite à la complexité du design et la difficulté de la fabrication. L’arrêt de travail causé par le COVID-19 et la perte du colis par le livreur a nécessité une deuxième fabrication. Cette cellulle a finalement été livrée en octobre 2020 et son bon fonctionnement (tenu du vide et transparence pour les ondes THz) a été validé. Elle est prête pour les premiers tests de capteur photoacoustique dans un atmosphère gazeux en presence de traces de gaze indicateurs de détériorisation des aliments. . Durant la période octobre – décembre 2020, la partie mécanique du capteur a été correctement évalué dans la cellule à gaz conçue. Ceci signifie un résultat très important afin de pouvoir passer à la caractérisation du capteur complet dans des atmosphères calibrés. Le début de 2020 a été marqué par l'éruption de la crise sanitaire mondiale dû au coronavirus. Ceci a impacté la gestion du projet durant toute l'année 2020 sans pour autant limiter le bon déroulement scientifique du projet. Les échanges avec le comité technique et entre partenaires ont de manière efficace été remplacés par des réunions en ligne. Les activités experimentales et technologiques ont été suspendues pendant 4 mois (mars-juin 2020). Ceci a également impliqué une annulation définitive du deuxième atelier d'introduction et le report des ateliers de démonstration. Quelques travaux préparatoires ont pu être effectués afin de reprendre de manière rapide et efficace la démonstration du capteur complète à partir de septembre 2020. La prolongation (voire le durcissement) des mesures sanitaires ont malheureusement davantage retardé les travaux expérimentaux. En plus, les quelques expériences qui ont pu être menées ont révélé un défaut dans le materiau de base. Une toute nouvelle fabrication a donc été lancée en décembre 2020. En total, le capteur développé est donc passé par générations différentes, chaque nouvelle génération remédiant aux déficiences des mesures de la précédente. Au cours de la dernière année du projet et plus précisément au cours du 9ème semestre (janvier-juin2021), la première campagne de mesures photoacoustiques détaillées a été lancée sur cette dernière génération de capteurs complets combinant les trois mécanismes de résonance (optique, acoustique et mécanique). Ces mesures ont été menées par le CNRS (Elias Akiki) avec l'aide de l'ULCO (Marie Mammez) compte tenu de leur expertise pour réaliser des mesures de gaz calibrés et manipuler correctement ces mélanges. Par la suite, l'UGent (Mattias Verstuyft) a également participé à ces mesures. Ces mesures ont fourni de nombreuses informations sur le bon fonctionnement des effets photoacoustiques aux fréquences THz. La détection de toutes les lignes d'absorption de H2S dans la gamme de fonctionnement de la source lumineuse THz est une solide preuve de principe du concept du capteur. Il s'agissait à bien des égards d'une première scientifique importante, qui a donné lieu à une grande visibilité dans les milieux scientifiques. Sans entrer dans trop de détails techniques, nous pouvons conclure qu'au cours de la dernière année du projet, il a été démontré expérimentalement de manière convaincante que le principe du capteur proposé dans TERAFOOD pour la détection précoce en temps réel et non intrusive de l'altération des aliments a été une vraie réussite. Le concept a évolué en l'espace d'environ quatre ans, passant d'une idée théorique sur papier à un premier prototype de capteur complet qui fonctionne dans un environnement de laboratoire et présente des caractéristiques de mesure qui sont déjà proches des exigences de l'industrie alimentaire. De plus, ce travail collégial multidisciplinaire (LPCA, Vmicro, UGent et CNRS) a fourni plusieurs nouvelles idées sur l'applicabilité du savoir-faire développé pour aborder d'autres questions importantes telles que la sécurité industrielle ou la surveillance de la pollution atmosphérique. A cet égard, la partie scientifique de TERAFOOD peut être qualifiée de succès, d'autant plus en vue des différents retards techniques et l'impact sérieux de la crise corona pendant un stade crucial du projet. Entre temps le projet a néanmoins reçu une attention très importante dans la presse écrite et audiovisuelle durant 2020 (reportage télévisé Euronews, article Les Echos, podcast France Inter, ...). En ce qui concerne la communication et la promotion du projet, tous les partenaires du projet (BE : Food2Know (F2K) PRG & FMFP de l'UGent, et Flanders'Food (FF); FR : VMicro SAS, LPCA ULCO Dunkerque, THz Photonics IEMN Villeneuve d'Ascq) communiquent à tour de rôle des flashs-info qui expliquent leur expertise spécifique au sein du projet en termes simples sur la base des résultats obtenus. Ces messages sont publiés sur le site web du projet (https://terafood.iemn.fr). Ensuite, les deux organistations clusters d'excellence F2K et FF se chargent d'une large diffusion parmi leur réseau de membres. Dans le cadre de l'activité de valorisation du projet, F2K a également mis en place un conseil consultatif industriel et sectoriel avec une représentation équilibrée en France, en Flandre et en Wallonie. Ce conseil est actuellement composé de 9 membres. Ils assurent un rôle consultatif durant des sessions "tables-rondes" lors des réunions annuelles sur les aspects pratiques des emballages alimentaires intelligents et les besoins des utilisateurs agro-alimentaires. Trois réunions ont eu lieu jusqu'à présent (le 12/06/2017 dans le laboratoire du LPCA à Dunkerque, le 22/3/2018 à l'IEMN, et le 21/3/2019 dans les locaux de F2K à Gand; le dernier prévu au 27/3/2020 a été annulé suite au COVID). Le projet bénéficie d'une grande visibilité auprès du grand public et du secteur alimentaire. Le projet a déjà reçu deux invitations à des événements organisés par le secteur agro-alimentaire et a participé à un panel débat sur la numérisation dans l'industrie alimentaire(lors de l'événement annuel INTERREG 2019 à Courtrai le 19/11/2019). De plus, il a été mis en avant par les services de la CE et est apparu (mars 2020) dans le programme "Smart Regions" de la chaîne Euronews. Une vidéo promotionnelle a été réalisée fin 2019 suite au pitch gagnant lors de l'événement annuel INTERREG 2018. Le projet connaît également un important rayonnement scientifique, avec à ce jour 19 contributions à des conférences nationales et internationales (dont 7 présentations de posters et 12 exposés) et 7 articles publiés dans la littérature professionnelle internationale. Les partenaires portent également une attention particulière à la vulgarisation de cette nouvelle technologie auprès des industriels et du grand public en organisant un atelier d'introduction aux technologies THz ("Terahertz pour les nuls") le 31 janvier 2019 dans les locaux du PRG à UGent. Malheureusement, la crise sanitaire mondiale suite à la pandémie COVID-19 a drastiquement contrecarré toutes les actions de valorisation et promotion prévues depuis mars 2020. Après plusieurs tentatives de reports des ateliers, réunions du conseil industriel et sessions de brainstorming, et en raison des restrictions sanitaies constantes et de l'incertitude quant à l'avenir, il a été décidé, en consultation avec Interreg, de remplacer les ateliers de démonstration et les sessions de brainstorming par un événement final physique. Cet événement, lui aussi, a malheureusement souffert des restrictions persistantes et a été transformé au tout dernier moment en un atelier en ligne (le 9 décembre 2021). Malgré ces difficultés persistantes, cet événement final a été un grand succès avec un nombre important de participants du secteur agroalimentaire. Le programme proposé y a contribué. Des experts français, flamands et wallons ont donné un aperçu des évolutions en cours en relevant les défis pour les emballages alimentaires et le gaspillage alimentaire. Des solutions potentielles utilisant la technologie des capteurs Terahertz ont été présentées. L'événement s'est terminé par une démonstration du capteur développé dans TERAFOOD. En plus des résultats obtenus dans le projet, deux entreprises françaises leader des systèmes de inspection THz sont venus présenter les récents développements de leur technologie et portfolio de produits Terahertz. Les participants industriels à cet événement (ainsi que les membres du conseil consultatif du projet) ont ensuite été interrogés en ligne afin de recueillir les informations nécessaires au développement de la feuille de route technologique. Dans tous les cas, toutes les actions menées et résultats obtenus dans le cadre du projet sont en grande partie le résultat de la complémentarité scientifique transfrontalière. Le croisement des compétences des microbiologistes alimentaires du laboratoire FMFP d'UGENT et des spécialistes de la spectroscopie THz du laboratoire LPCA de Dunkerque a par exemple permis de démontrer pour la première fois que deux techniques tres différents d'analyse de l'atmosphère d'emballage alimentaire donnent des résultats de mesure de concentration de COV quasiment identiques en précision. Ce résultat est révolutionnaire et justifie le principe de ce projet. D'autre part, les calculs effectués par les chercheurs du groupe Photonique de l'UGent ont été confirmés expérimentalement dans le laboratoire français de l'IEMN grâce à une intense collaboration entre eux, la start-up technologique française Vmicro et des doctorants français et belges. De même, un échange et une collaboration continus entre les chercheurs français et belges ont conduit à la construction d'un banc de mesure unique et à son utilisation pour la première démonstration réussie au monde de la nouvelle technologie Thz pour les applications alimentaires. Cette nouvelle technologie est également protégée par une demande de brevet international. La revendication de priorité a été déposée le 28/1/2019 et le rapport de recherche de l'OEB considère toutes les revendications comme innovantes et originales. La demande de brevet international a ensuite été déposée le 28/1/2020. La demande PCT a été publiée sous le numéro WO 2020/157022 le 6 août 2020. Vmicro, UGENT et le CNRS se partagent cette invention. En conclusion, le projet TERAFOOD a obtenu des résultats tant en termes scientifiques qu'en termes de visibilité auprès des acteurs industriels, du grand public et des autorités officielles de gestion, qui répondent à tous les objectifs de la coopération transfrontalière dans le cadre du programme INTERREG.