Pourquoi les premiers réfrigérateurs étaient-ils si mortels ?

Bien avant d’être installés dans un coin de la cuisine, les réfrigérateurs étaient des glacières, de simples armoires isolées contenant un gros bloc de glace qui, en fondant, absorbait la chaleur. Elles permettaient de conserver les aliments à une température inférieure à celle de l’air ambiant. Chose incroyable, ce processus ne nécessitait ni compresseur, ni fluide frigorigène, ni aucun autre équipement mécanique. L’approvisionnement de ces glacières a donné naissance à une industrie gigantesque. La glace devait être extraite des lacs et des étangs gelés pendant l’hiver, puis stockée dans des glacières isolées, avant d’être finalement livrée aux foyers à l’arrivée de l’été. Les réfrigérateurs mécaniques devaient rivaliser avec un système qui avait fait ses preuves, mais il y avait une différence notable : un bloc de glace en train de fondre n’était pas susceptible d’empoisonner qui que ce soit pendant son sommeil.

Pendant des générations, les scientifiques ont mené des expériences pour trouver des moyens de produire du froid. Au XVIIIe siècle, un médecin et chimiste écossais du nom de William Cullen a démontré comment l’évaporation sous pression réduite pouvait générer du froid. Il n’a certes pas présenté de réfrigérateur de cuisine à ses clients impatients, mais sa découverte a constitué une piste utile pour les futurs inventeurs.

Jacob Perkins a obtenu en 1834 un brevet pour une version rudimentaire du système moderne de réfrigération par compression de vapeur. Le principe était assez simple : un fluide frigorigène circulait dans un circuit fermé, absorbant de la chaleur lors de sa vaporisation et la dissipant lors de sa condensation, avec l’aide d’un compresseur pour maintenir le débit. Le système s’est révélé si efficace que des versions modifiées de ce concept de base sont encore aujourd’hui au cœur de la réfrigération !

Avant que les réfrigérateurs domestiques ne se généralisent, la réfrigération mécanique était très répandue dans le secteur industriel. Les brasseries avaient besoin de températures constantes, les entreprises de conditionnement de viande devaient assurer la conservation de leurs produits, et les laiteries, les entrepôts, les usines agroalimentaires et les usines de glace trouvaient toutes la réfrigération utile. La réfrigération a également révolutionné le transport, car elle permettait de conserver plus longtemps la fraîcheur des denrées périssables. La viande, les produits laitiers, les fruits et les légumes pouvaient ainsi être transportés sur de plus longues distances sans s’abîmer, ce qui a transformé le système alimentaire.

Les premiers réfrigérateurs électriques à usage domestique ont fait leur apparition dans les années 1910 et 1920, mais ils étaient loin d’être courants au début. Ils coûtaient cher. Tout le monde n’avait pas accès à l’électricité. Beaucoup de gens possédaient déjà une glacière et s’en contentaient ; acheter un réfrigérateur mécanique revenait donc à faire le grand saut en tant que pionnier de la toute dernière technologie pour son foyer. Mais surtout, ces appareils faisaient leur apparition alors que les fabricants étaient encore aux prises avec des décisions cruciales, comme le choix du produit chimique toxique qui circulerait à l’intérieur de l’appareil de réfrigération de votre cuisine. Autant dire que la technologie n’était pas encore tout à fait au point.

Chaque réfrigérateur mécanique contient un fluide, un réfrigérant qui absorbe et restitue de la chaleur au cours de son cycle dans le système de refroidissement. Les premiers ingénieurs en réfrigération ne disposaient pas d’un choix idéal parmi ces fluides. Il existait des substances telles que l’ammoniac, le dioxyde de soufre, le chlorure de méthyle et le formiate de méthyle, qui fonctionnaient toutes très bien pour la réfrigération mais étaient également toxiques, inflammables, corrosives ou irritantes, souvent toutes ces propriétés réunies dans une même substance. Elles étaient censées rester confinées à l’intérieur du circuit. Les problèmes commençaient lorsqu’elles s’échappaient.

L’ammoniac absorbait efficacement la chaleur et est encore utilisé aujourd’hui dans la réfrigération industrielle à grande échelle. Cependant, l’ammoniac gazeux concentré est également dangereux : il irrite les yeux et les poumons et peut causer des blessures graves aux personnes exposées à des concentrations élevées. Dans un espace clos, une fuite importante d’ammoniac pourrait dégénérer en une urgence médicale presque instantanément. Les ingénieurs devaient simplement s’assurer que l’ammoniac restait confiné.

Et puis il y a le dioxyde de soufre. Autre agent réfrigérant, le dioxyde de soufre peut également provoquer des irritations des yeux et des voies respiratoires et, à des doses suffisamment élevées, s’avérer toxique. Heureusement pour nous, le dioxyde de soufre dégageait une odeur assez nauséabonde. Je préférerais ne pas avoir à la sentir, mais au moins, elle pouvait servir de signal d’alerte.

Le chlorure de méthyle était également utilisé dans certains réfrigérateurs ménagers des années 1920. Ce gaz était toutefois toxique et pouvait, dans certains cas, former des mélanges inflammables avec l’air. Contrairement au dioxyde de soufre, il ne dégageait pas d’odeur forte, ce qui le rendait dangereux sans signe avant-coureur.

Un réfrigérateur pourrait-il vous tuer ? Oui, dans les années 1920, c’était possible. On recense des cas de personnes blessées, voire tuées, par une fuite de fluide frigorigène provenant d’un réfrigérateur. Si un joint était cassé, un tuyau endommagé, une vanne défectueuse ou s’il y avait tout autre défaut, du gaz pouvait s’échapper de l’appareil. Si la quantité de gaz qui s’échappait était suffisante pour envahir le petit espace d’une maison, les occupants pouvaient tomber malades. Il leur arrivait parfois d’en mourir.

Un autre défi posé par les premiers réfrigérateurs mécaniques résidait dans la nécessité de disposer d’un système de refroidissement entièrement hermétique. Le compresseur comportait des pièces mobiles. Des arbres traversaient les carters. Des vannes s’ouvraient et se fermaient. Des tuyaux reliaient les différentes sections du système. Chaque raccord constituait un point de fuite potentiel pour le fluide frigorigène. Les ingénieurs ont trouvé des moyens d’améliorer l’étanchéité, et la plupart des compresseurs ont fini par être hermétiquement scellés, ce qui signifie que le moteur et le compresseur étaient enfermés dans un boîtier soudé. Moins il y avait de pièces mobiles externes, moins il y avait de risques de fuite de fluide frigorigène.

Le « Monitor Top », un réfrigérateur emblématique des débuts de GE dont la production a démarré en 1927, tire son nom du compresseur cylindrique volumineux logé sur le dessus de l’appareil. Il a permis de rapprocher un peu plus la réfrigération électrique du foyer moyen. Certaines versions utilisaient du dioxyde de soufre comme fluide frigorigène, ce qui rappelle qu’à cette époque, les ingénieurs devaient encore trouver un compromis entre une refroidissement efficace et des choix chimiques loin d’être idéaux. Le « Monitor Top » n’était pas le premier réfrigérateur ; il a simplement contribué à faire de ce dernier un objet plus familier.

Un appareil ménager flambant neuf, susceptible de tuer toute une famille, constituait un sujet idéal pour les journaux ; et à mesure que des personnes mouraient ou étaient blessées à la suite de fuites de réfrigérant, les journaux ne manquaient pas, bien sûr, de relater ces événements. Ce qui rendait ces contradictions d’autant plus poignantes, c’est que le réfrigérateur lui-même était présenté comme un appareil garantissant la sécurité des familles en empêchant les aliments de pourrir. Une panne de l’appareil pouvait toutefois le transformer en source de gaz toxique. Le public était à l’écoute, ce qui incitait d’autant plus les ingénieurs à trouver une solution.

Ah oui. Dans les années 1920, Einstein s’est associé au physicien et inventeur hongrois Leo Szilard pour concevoir des réfrigérateurs, après qu’un article de journal eut rapporté le cas d’une famille berlinoise décédée à cause des émanations provenant d’un joint défectueux de leur réfrigérateur. Ils tenaient à mettre au point des systèmes moins dépendants des pièces mobiles et des joints, souvent sujets à des défaillances et à des fuites, et ils ont fini par déposer plusieurs brevets pour leurs travaux.

Une technique mise au point par Einstein et Szilard utilisait la réfrigération par absorption à la place d’un compresseur mécanique traditionnel. En d’autres termes, la chaleur et l’absorption permettaient de faire circuler les fluides frigorigènes dans le système sans recourir à l’ensemble habituel de composants mobiles du compresseur. Einstein et Szilard ont obtenu en 1930 un brevet américain lié à leurs travaux sur la réfrigération. Leurs conceptions tenaient également compte des questions de sécurité ; une autre de leurs technologies de réfrigération comportait une pompe électromagnétique dépourvue de toute pièce mécanique mobile conventionnelle. Certes, cela représentait beaucoup de physique pour ce qui allait finalement devenir une machine destinée à empêcher le lait de se gâter, mais au moins, ils étaient bien en avance sur leur temps !

Pendant ce temps, les réfrigérateurs traditionnels à compression de vapeur continuaient de s’améliorer : les compresseurs hermétiques réduisaient les points de fuite potentiels et la production gagnait en régularité. Mais sur un autre front, les chimistes s’attaquaient au problème d’une manière totalement différente : plutôt que de concevoir un réfrigérateur entier en fonction du risque posé par les fluides frigorigènes toxiques, ils cherchaient à trouver des alternatives plus sûres pour ces fluides eux-mêmes. Cette approche s’est avérée être un succès commercial bien plus grand.

À la fin des années 1920, il était assez évident que les fabricants de réfrigérateurs recherchaient un fluide frigorigène qui refroidisse efficacement, idéalement un fluide ininflammable, ne présentant pas de risque mortel pour les personnes ni de risque d’endommagement des équipements, et suffisamment stable pour fonctionner en circuit fermé en continu. En réponse à cela, les chercheurs de General Motors et de Frigidaire se sont lancés dans une recherche systématique visant à trouver un composé chimique alliant au mieux ces qualités.

En collaboration avec d’autres chercheurs, dont Albert Henne, et dans le cadre d’un programme de recherche mené en partenariat avec General Motors et Frigidaire, le chimiste Thomas Midgley Jr. a synthétisé une famille de composés chimiques appelés chlorofluorocarbures, ou CFC. L’un d’entre eux, le dichlorodifluorométhane, également connu sous les noms de CFC-12, R-12 ou fréon, est un réfrigérant particulièrement important. Contrairement à certains des produits chimiques utilisés jusque-là dans les réfrigérateurs, celui-ci était extraordinaire : il était ininflammable, relativement non toxique, stable et constituait un excellent réfrigérant. Pour les ingénieurs, qui souhaitaient empêcher les réfrigérateurs de laisser échapper des gaz mortels, cela semblait trop beau pour être vrai.

Au cours d’une démonstration, Midgley a inspiré une grande bouffée de ce nouveau gaz, puis a soufflé une bougie. Cette démonstration visait à montrer que le gaz n’était ni toxique à court terme (puisqu’il pouvait l’inhaler) ni inflammable (puisque la flamme d’une bougie ne s’est pas allumée en sa présence).

La production commerciale du R-12 a débuté vers 1931, et les CFC ont progressivement fait leur apparition dans les réfrigérateurs domestiques tout au long des années 1930. Associés à l’amélioration de la conception et de la fabrication des compresseurs, ils ont résolu l’un des problèmes les plus préoccupants auxquels était confrontée l’industrie : une fuite n’entraînait désormais plus le rejet de gaz dangereusement toxiques ou inflammables. En conséquence, les réfrigérateurs devinrent beaucoup plus sûrs et plus faciles à commercialiser auprès des consommateurs lambda. Cependant, de nombreux anciens réfrigérateurs étaient encore en service, les entreprises adoptaient les nouvelles technologies à des rythmes différents, et les fluides frigorigènes potentiellement dangereux ne furent pas immédiatement écartés dès l’arrivée des CFC. La tendance était néanmoins évidente : le réfrigérateur domestique était devenu beaucoup moins dangereux.

On oublie aussi assez facilement pourquoi nous avions besoin de réfrigérateurs au départ (compte tenu de leurs débuts meurtriers) : en raison de l’impossibilité de conserver les aliments en toute sécurité, à cause de leur détérioration et de la prolifération des bactéries. Des aliments comme le lait et la viande peuvent facilement devenir dangereux s’ils sont laissés à température ambiante trop longtemps. Grâce à un refroidissement efficace, la conservation des aliments au frais est devenue beaucoup plus accessible dans les foyers.

L’un des attraits des réfrigérants CFC résidait dans leur stabilité chimique. Comme ils ne réagissaient pas fortement avec d’autres substances, ils constituaient d’excellents composés à faire circuler dans un système de réfrigération. Quelques décennies plus tard, les chercheurs ont découvert que cette même stabilité chimique faisait que les molécules de CFC restaient suffisamment longtemps dans l’atmosphère pour atteindre la stratosphère. Là, les rayons ultraviolets ont décomposé les molécules et libéré des atomes de chlore, capables de détruire les molécules d’ozone. Le CFC-12 ayant été associé à la destruction de la couche d’ozone, sa production a été arrêtée. À sa place, les fabricants utilisent des substituts moins nocifs, tels que le HFC-134a et le R-600a.

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