L'agriculture verticale se répand dans toute l'Europe et des recherches sont en cours sur toutes sortes de nouveaux types de cultures. Mais il reste encore des défis à surmonter.
Des immeubles de bureaux vides, où les cultures peuvent pousser empilées les unes sur les autres, couche après couche. Ou dans un conteneur près de chez vous, l'agriculture verticale offre de nombreuses possibilités. Vous pouvez cultiver où vous voulez. Vous n'avez pas besoin de champs pour cela. La culture est durable, efficace et entièrement contrôlée. Vous n'avez pas besoin de pesticides, il n'y a pas d'émissions de nutriments et la consommation d'eau n'est que de 2 à 4 litres par kilo de légumes. Reste un gros problème : la consommation d'énergie. Nous travaillons toujours dur là-dessus.
L'agriculture verticale est en augmentation dans toute l'Europe. Il est particulièrement adapté à la culture de cultures dans les zones urbaines où l'espace est limité. Elle peut même garantir la sécurité alimentaire dans les pays moins adaptés à l'agriculture conventionnelle. Mais si les premières récoltes sont déjà commercialisées dans certains pays, il faudra certainement plusieurs années avant que les produits des fermes verticales n'arrivent en masse dans les rayons des supermarchés.
Modification du régime alimentaire et augmentation de la demande
Avec la viande cultivée, l'agriculture verticale est souvent présentée comme la solution clé pour lutter contre les futures crises alimentaires. Mais pourquoi avons-nous besoin de fermes verticales de toute façon ? Pourquoi ne continuons-nous pas à le faire à l'ancienne, comme nous le faisons depuis 10,000 XNUMX ans ?
La demande de nourriture augmente chaque année. Selon les Nations Unies, la population mondiale atteindra 9.7 milliards de personnes en 2050. Toutes ces personnes ont besoin de nourriture. Mais faire pousser des cultures de manière traditionnelle devient un problème croissant. En raison du changement climatique, les conditions de croissance changent, de sorte que vous ne pouvez plus cultiver certaines cultures là où vous le pouviez auparavant. Les phénomènes météorologiques extrêmes et les tempêtes violentes détruisent chaque année davantage de cultures. Et à certains endroits, le sol est moins nutritif qu'avant.
En plus de devoir répondre à la future demande d'aliments frais, nos habitudes alimentaires sont également très différentes d'il y a un siècle. « Nous ne mangeons plus de saison. En hiver, nous mangeons des salades et des baies que nous importons », explique le PDG Anders Riemann de Nordic Harvest, la plus grande ferme hydroponique d'Europe.
Les producteurs d'une ferme verticale portent des vêtements de protection pour empêcher les bactéries indésirables de pénétrer dans la ferme. De cette façon, ils peuvent éviter l'utilisation de pesticides.
Récolte estivale de l'Arctique
Les fermes verticales peuvent être construites presque n'importe où. Cela signifie que vous n'avez plus besoin d'importer des kiwis de Nouvelle-Zélande, mais que vous pouvez les cultiver dans une telle ferme dans votre propre région. Cela permet d'économiser une grande quantité de CO2 émis.
Comment cela fonctionne ?
« Pour moi, le contrôle total est le gros avantage de l'agriculture verticale. Nous pouvons vraiment optimiser le processus et savoir exactement combien nous voulons cultiver et de quelle qualité », déclare Leo Marcelis, professeur d'horticulture et de physiologie des produits à l'Université et recherche de Wageningen.
De l'approvisionnement en eau à la lumière du jour, la température et l'accès aux minéraux et aux bactéries. L'agriculture verticale se déroule dans des conditions extrêmement contrôlées. Les cultures sont cultivées à l'intérieur, avec des lumières LED au lieu de la lumière du soleil. Les ampoules LED sont petites, durables, économiques et n'émettent aucune chaleur. Lorsque le soleil se couche en fin de journée, ces lumières peuvent briller aussi longtemps que nécessaire.
L'agriculteur peut manipuler le rythme jour et nuit de la plante pour optimiser le rendement de croissance. Pendant la journée, les plantes forment de l'amidon dans les feuilles, qui est décomposé en sucre et transporté au reste de la plante la nuit. Certaines plantes ont besoin de plus de 12 heures de lumière par jour pour pousser, d'autres en ont besoin de moins. L'agriculture verticale permet à tout type de plante d'obtenir la quantité de lumière du jour dont elle a besoin pour se développer au mieux.
Croissance avec différentes couleurs de lumière
Les couleurs de ces lumières sont particulièrement importantes pour optimiser le rendement de croissance. Les chercheurs se sont principalement concentrés sur l'effet de la lumière rouge, bleue et verte sur la croissance des plantes. La lumière rouge est très efficace pour la photosynthèse, mais les plantes ont aussi besoin de lumière bleue, ce qui est particulièrement utile pour la production de chlorophylle. Pendant un certain temps, les chercheurs ont cherché à réduire l'utilisation de la lumière verte, estimant qu'elle ne contribuait pas à la photosynthèse.
Cependant, une étude de 2016 de l'Utah State University montre que la lumière verte peut conduire la photosynthèse vers les feuilles inférieures plus efficacement que la lumière rouge ou bleue. L'agriculteur peut utiliser différentes combinaisons de couleurs pour souligner différents traits. Avec la bonne combinaison, l'agriculteur peut cultiver des plantes beaucoup plus nutritives que l'agriculture conventionnelle. Cela peut être utile car la plupart des plantes sont devenues moins nutritives au cours des dernières décennies. Une autre combinaison peut être utilisée pour augmenter le taux de croissance afin que plus de nourriture puisse être produite en même temps. D'un point de vue économique, cela pourrait être souhaitable, car l'agriculture verticale reste coûteuse.
Mais il y a d'autres raisons pour lesquelles cette méthode est si populaire. L'agriculture verticale ne nécessite pas de pesticides. Les producteurs peuvent cultiver exactement la quantité de cultures qu'ils souhaitent, dans un délai défini et d'une qualité spécifique choisie par eux-mêmes. Les conditions météorologiques ou saisonnières n'affectent plus la production. Plus de nourriture peut être cultivée sur une surface plus petite.
Agriculture sans champs
L'agriculture verticale se présente aujourd'hui principalement sous deux formes : hydroponique et aéroponique. Selon Leo Marcelis, les deux techniques sont d'excellentes alternatives. En culture hydroponique, les plantes poussent sur des étagères avec leurs racines dans de l'eau remplie de nutriments au lieu du sol. Il est considéré comme le plus simple des deux systèmes principaux.
Nordic Harvest possède une ferme expérimentale près de Copenhague où elle cultive différents types de salades, de chou frisé et d'épinards. La ferme est entourée d'autres complexes industriels. C'est un bâtiment de la taille d'un terrain de football. En 2023, l'entreprise souhaite se développer avec une ferme à Oslo, suivie par des fermes en Scandinavie et en Finlande.
Selon Riemann, la capacité de production actuelle de Nordic Harvest est déjà perceptible : « Nous produisons environ 1000 20,000 tonnes de légumes par an. Le marché danois se compose d'environ 6,000 XNUMX tonnes par an. XNUMX XNUMX tonnes sont cultivées de manière conventionnelle et le reste est importé. Les légumes sont des légumes-feuilles. À mesure que l'agriculture verticale se développera, elle représentera un pourcentage plus important de la production alimentaire. D'autres entreprises cultivant des cultures dans des fermes verticales sont Jones Food Company en Grande-Bretagne, Hydropousse en France et Robbes Lilla Trädgård en Finlande.
Les cultures aéroponiques ont leurs racines dans l'air. India Langley, chercheuse en systèmes alimentaires et responsable des relations publiques chez LettUs Grow, fournisseur de technologies d'agriculture en intérieur, explique comment cela fonctionne. « Vous avez une série de buses avec de très petits trous avec lesquelles vous atomisez la solution nutritive. Cette solution est appliquée aux racines des cultures en suspension. »
L'aéroponie a été développée dans les années 1990 lorsque la NASA cherchait des moyens de faire pousser des plantes dans l'espace. Selon le National Center for Appropriate Technology des États-Unis, l'aéroponie est "de loin le système de sélection végétale le plus efficace pour les fermes verticales".
Dans un système aéroponique, les racines ont un accès facile à l'oxygène. Le taux de croissance de la plante est jusqu'à deux fois celui d'un système hydroponique, où la plante absorberait l'oxygène dissous dans l'eau. Il n'est toujours pas utilisé autant que la culture hydroponique, en raison de sa complexité. Les buses utilisées dans la production peuvent facilement se boucher ou se casser. Mais LettUs Grow a trouvé une solution au problème.
« Nous avons complètement retiré les gicleurs. La brume est générée sur une surface complètement plane, il n'y a donc rien à obstruer ou à casser. Nous pensons que cette solution simple nous permettra de porter l'aéroponie à une échelle beaucoup plus grande », déclare Langley.
LettUs Grow produit des systèmes de culture qui tiennent dans un conteneur d'expédition. Ces conteneurs sont mobiles et peuvent être placés partout où il y a de l'espace.
Cultiver du poisson et des plantes ensemble
Bien que l'hydroponie et l'aéroponie soient deux techniques importantes dans l'agriculture verticale, elles ne sont pas les seules. D'autres techniques sont également utilisées. En Europe, plusieurs entreprises utilisent la méthode d'élevage aquaponique. Semblables à la culture hydroponique, les plantes aquaponiques sont cultivées avec leurs racines dans l'eau. Seules ces racines pendent dans un bassin où nagent également des poissons. Ces poissons produisent des déchets très nutritifs que les plantes peuvent réutiliser.
Les plantes absorbent les nutriments et nettoient ainsi l'eau pour les poissons. Selon Marcelis, l'aquaponie ne représentera qu'une petite partie du marché de l'agriculture verticale à l'avenir. "Ce qui est formidable, c'est que vous utilisez les déchets du poisson comme nourriture pour les plantes. Mais soyez prudent et assurez-vous de garder le système végétal optimal », dit-il à propos de la technique.
Nouveaux types de légumes
Nordic Harvest et LettUs Grow ont d'abord commencé à expérimenter la culture de légumes-feuilles avant de passer aux herbes et aux micro-verts. Viennent ensuite les tomates et les fraises. Selon Langley, plusieurs fermes verticales suivent les mêmes étapes de développement. Pour de bonnes raisons. Ce sont des cultures délicates et de grande valeur qui sont largement utilisées et peuvent couvrir les coûts de production. Ils poussent également rapidement et sont de petite taille, ce qui signifie que de nombreuses plantes peuvent être cultivées à la fois.
À mesure que la production augmente, il devient possible de cultiver une plus grande variété de cultures. Marcelis pense que dans quelques années, nous pourrons peut-être acheter de nouvelles variétés spécialement développées pour la culture verticale. Mais développer de nouvelles recettes de cultures n'est pas une sinécure. Il faut 5 à 10 ans pour faire pousser un nouveau type de plante qui convient à cette méthode de culture.
Une plante idéale est petite avec un système racinaire court, pousse rapidement, est facile à récolter et a un rendement élevé. Outre les qualités de croissance, la "recette végétale" doit également être soigneusement composée. « Le plus grand défi consiste à suivre chaque variable qui affecte l'usine. Vous avez besoin des bons nutriments et vous devez vous assurer que la plante a un accès continu aux nutriments pendant la croissance », explique Riemann.
Relativement cher
Mais alors que n'importe quelle culture peut théoriquement être cultivée verticalement, cela ne se produira pas dans un avenir prévisible. Les cultures en vrac telles que le blé et le maïs peuvent être cultivées à beaucoup moins cher en utilisant des méthodes régulières. « Je pense que l'agriculture verticale est actuellement particulièrement adaptée aux produits frais. Techniquement, nous pouvons cultiver n'importe quelle culture, y compris le blé. Mais l'agriculture verticale est aussi relativement chère. Je pense que cultiver ce genre de produit en vrac avec une valeur relativement faible n'est pas réaliste pour le moment. Même maintenant, les prix du blé augmentent à cause de la guerre en Ukraine », explique Marcelis.
Pourtant, dans des endroits comme Singapour et des pays comme les Émirats arabes unis, où environ 90 % de tous les aliments sont importés, la culture de produits en vrac de faible valeur de cette manière peut être payante. En Europe, en revanche, la culture verticale du blé peut être une option à long terme, mais certainement pas dans les cinq prochaines années.
Consommation d'énergie élevée
Bien que l'avenir s'annonce prometteur pour l'agriculture verticale, il y a un gros problème. Il nécessite beaucoup d'énergie et est donc très coûteux. La consommation d'énergie exacte varie d'une ferme à l'autre, d'un système à l'autre et dépend de l'emplacement, de la saison et de la culture. Par exemple, une entreprise en Grèce utilise 2.87 kWh d'énergie en hiver pour produire un kilogramme de laitue, mais seulement 1.73 kWh en été. L'iFarm finlandais a calculé que cultiver sa laitue pendant 90 jours coûte 62.26 kWh par m2. Pour les fraises, c'est 117.10 kWh par m2.
La consommation d'énergie supplémentaire par rapport aux méthodes habituelles se situe entre 14 et 251 %, selon l'emplacement de la serre et de la ferme verticale.
L'Université et la recherche de Wageningen et l'Université de technologie de Delft ont mené une étude dans laquelle ils ont comparé les serres et les fermes verticales, appelées dans l'étude usines végétales. Cela concernait des serres et des fermes verticales situées respectivement aux Pays-Bas, aux Émirats arabes unis et en Suède. Pour ce dernier pays, les serres avec et sans lumière artificielle ont été incluses dans la comparaison.
« La production d'un kilogramme de laitue sèche nécessite un apport de 247 kWhe dans une usine végétale, contre 70, 111, 182 et 211 kWhe dans des serres aux Pays-Bas, aux Émirats arabes unis et en Suède respectivement (avec et sans ajout artificiel). éclairage) », expliquent les scientifiques de l'étude.
Dans les climats rigoureux, la différence de consommation d'énergie entre les deux méthodes de culture diminue. Les fermes verticales peuvent être le choix le plus économe en énergie dans certains climats extrêmes. Mais même dans le nord arctique de la Suède et dans les conditions désertiques des Émirats arabes unis, les serres peuvent encore être le moyen de culture le plus rentable.
Optimiser
Les fermes verticales peuvent résoudre dans une certaine mesure le problème de la forte consommation d'électricité en optimisant la production. En ajustant de manière optimale l'éclairage LED et la couleur, vous pouvez influencer à la fois le temps de croissance et la qualité de la récolte. Les coûts de production de la ferme peuvent également être réduits à mesure que la ferme devient plus automatisée. Des robots qui fonctionnent 24 heures sur 7 et XNUMX jours sur XNUMX pour appliquer les nutriments au bon moment, surveiller le rendement de croissance et récolter lorsque la plante est mature peuvent représenter un investissement initial coûteux.
Mais au fil du temps, les robots compensent les coûts grâce à leur travail continu. Malgré la forte demande d'énergie et la gamme actuellement limitée de cultures suffisamment bon marché à cultiver, l'agriculture verticale gagne en popularité. Bien qu'il faudra un certain temps avant que vous obteniez également vos fraises du conteneur de culture de votre région.
Une source: https://innovationorigins.com