Comment planifier le chauffage urbain et les lieux de production alimentaire de manière intégrée? Une proposition suédoise

Dans l’objectif de rapprocher la production alimentaire des urbains et de répondre à la demande de produits hors saison, plusieurs techniques en agriculture urbaine sont élaborées et expérimentées. L’intégration de fermes verticales aux infrastructures de chauffage urbain composées de réseaux de distribution de chaleur produite par des unités de production d’énergie, comme une centrale thermique (District Heating) en est une.

En Suède, il y aurait environ 500 de ces systèmes de chauffage urbain et plus de 50% de la demande en chauffage serait comblée par ceux-ci (Werner, 2017). Ce pays, caractérisé par ses hivers froids et longs ainsi qu’une courte période pour l’agriculture assure son approvisionnement alimentaire par l’importation de plus de 70% des fruits et légumes consommés. Bien que l’agriculture urbaine soit favorisée et promue par plusieurs municipalités de Suède, ces limites climatiques mènent les chercheurs et praticiens à explorer diverses techniques de culture intérieure dont la culture hydroponique verticale (Gentry, 2019).

L’auteur de cet article, intitulé Local heat, local food: Integrating vertical hydroponic farming with district heating in Sweden, paru en 2019 dans la revue scientifique Energy, Matthew Gentry, propose ainsi d’utiliser des systèmes de culture verticale pour répondre aux besoins alimentaires locaux en Suède tout en réduisant les coûts de ce type de production et en contribuant à l’efficacité de l’infrastructure de chauffage urbain. Selon cette proposition théorique, il y aurait quatre méthodes permettant d’allier ces deux techniques pour assurer un bénéfice mutuel : l’utilisation de la chaleur excédentaire de certains lieux de culture pour alimenter le réseau; l’intégration des résidus de matière organique de la production alimentaire comme combustible pour les centrales thermiques; la recirculation du dioxyde de carbone (CO₂) émis par les centrales vers les systèmes de production comme apport en carbone pour la croissance des plantes; l’implantation des fermes verticales en fin de circuit pour réduire la température de l’eau au retour vers la source du système de chauffage.

Dans le premier cas de figure, l’auteur prend comme exemples certains systèmes verticaux de production alimentaire qui peuvent produire des excès de chaleur, particulièrement en saison estivale. La localisation de cette agriculture urbaine à des endroits stratégiques du réseau de distribution de chaleur pourrait, selon l’auteur, maintenir la chaleur de l’eau jusqu’aux points les plus éloignés du réseau. Ensuite, les déchets organiques des fermes urbaines sont proposés comme substituts aux particules de bois en provenance des États-Unis – intrants considérés comme carboneutre – pour servir de combustibles dans les centrales. Partant du fait que l’apport en CO₂[1] favorise la croissance des plantes, Gentry propose, dans le troisième moyen de mailler les deux systèmes, que les émissions des centrales soient redirigées vers les lieux de culture afin d’assurer cet apport en CO₂, mais aussi d’utiliser les cultures comme puits de carbone. Cette méthode est déjà utilisée par plusieurs systèmes de chauffage urbain de grande envergure qui « recyclent » le CO₂ vers des serres de production alimentaire. Enfin, l’efficience de ces infrastructures de chauffage urbain dépend, en partie, de l’obtention de température de retour entre 20 °C et 25 °C et même plus basse. L’auteur suggère ainsi d’insérer des cultures de légumes-feuilles nécessitant des températures proches de 20 °C à la fin du circuit pour atteindre des températures de retour optimales pour le système de chauffage urbain.   

Finalement, dans cet article, Matthew Gentry propose différentes manières d’intégrer des systèmes de production verticale à l’infrastructure de chauffage urbain en Suède afin d’accroitre l’efficience de ces deux techniques et d’engendrer des bénéfices environnementaux notamment ceux liés à la réduction du kilomètre alimentaire.  

Référence de l’article commenté:

Gentry, M. (2019). Local heat, local food: Integrating vertical hydroponic farming with district heating in Sweden. Energy, 174, 191‑197. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2019.02.119

Autre référence citée:

Werner, S. (2017). District heating and cooling in Sweden. Energy, 126, 419‑429. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2017.03.052

[1] Chaque type de plante a toutefois son ratio pour lequel cette affirmation est véridique.