La ferme verticale 2.0 est-elle viable? 

L’agriculture verticale est encore peu connue et la nouveauté des technologies associées rend ce secteur peu transparent sur la productivité, les coûts et la rentabilité des opérations existantes. Une étude du Centre Aérospatial Allemand DLR, en collaboration avec Association for Vertical Farming, a développé un cas de ferme fictive qui tente de fournir des réponses sur la viabilité des fermes verticales avec les technologies disponibles en 2015. En tout, ce sont 21 experts qui ont participé à l’élaboration du cas fictif au cours d’un atelier de conception décrit dans le rapport Vertical Farm 2.0: Designing an Economically Feasible Vertical Farm – A combined European Endeavor for Sustainable Urban Agriculture, par Conrad Ziedler (2017). Ce rapport est la version 2.0 d’un rapport du même auteur écrit en 2013.

Un modèle modulaire

Le développement de modèles de production verticale depuis les années 2010 s’est fait largement au cas par cas, par les entreprises impliquées dans des projets divers. L’auteur du rapport suggère que des réductions de coûts sont possibles à travers les économies d’échelles qu’offre une conception modulaire. Les experts se sont penchés sur un tel modèle au cours de l’atelier de conception.

Le cas fictif étudié est une ferme modulaire d’une surface au sol de 2 625 m2 comprenant 5 modules superposés sur 5 étages. Le bâtiment, qui serait construit de toutes pièces, comprend 2 étages de production de légumes-feuilles, 2 étages de production de tomates et un étage de bureaux, d’espaces de transformation, de stockage et de préparation à la livraison au rez-de-chaussée. Chaque module est équipé pour la germination et la production afin de fonctionner de manière indépendante des autres étages. 

Méthodologie de l’étude

La conception de la ferme verticale 2.0 comprend le choix des équipements et des cultivars, ainsi que l’évaluation des coûts d’installation et d’opération. Les équipements considérés incluent le matériel horticole hydroponique, l’équipement de contrôle de la ventilation et de la température, l’équipement d’irrigation et d’apport de nutriments, l’éclairage et le matériel servant à l’apport de dioxyde de carbone. Les intrants considérés sont les graines, l’énergie, le dioxyde de carbone, l’eau et les nutriments. Les éléments sortants incluent les récoltes et les déchets. La conception tend à maximiser la qualité de la production ainsi que la productivité et cherche à modéliser des conditions optimales de production.

De plus, la conception du modèle 2.0 vise à remplir 9 objectifs. 1.) Ce doit être une nouvelle construction. 2.) Elle doit inclure des modules sur plusieurs étages. 3.) Elle ne doit pas excéder une dimension de 50 m par 50 m. 4.) Elle doit utiliser un spectre complet de technologies de culture en environnement contrôlé. 5.) Elle doit réduire au maximum la consommation d’énergie et 6.) considérer la possibilité de régénération énergétique. 7.) Elle doit prendre en compte la gestion des déchets solides et liquides. 8.) Elle doit optimiser l’usage de la main d’œuvre. 9.) Elle doit réduire au maximum les coûts d’installation et d’opération. 

Un coût d’opération encore difficilement justifiable

Après l’évaluation de chaque type de coût, l’étude combine les coûts fixes et variables, liés à l’opération de la ferme de 5 modules en prenant en compte une marge d’erreur de 10 % à 30 % selon les coûts étudiés. En ce qui concerne les coûts fixes, le modèle considère que les coûts d’installations seront amortis sur 30 ans avec une valeur résiduelle nulle en fin de période. Le taux d’intérêt considéré pour ce calcul est de 3%.

Ainsi, les coûts fixes annuels pour un module de production de légumes-feuilles s’élèvent à 408 000 € par an et les coûts variables à 2 144 000 € par an. Le module de production de tomates a un coût fixe de 288 000 € et un coût variable de 1 661 000 €. Si l’on considère une production annuelle de 810 tonnes de laitues et 215 tonnes de tomates, le coût de production pour deux modules de production s’élèverait à 5,81 € par kg pour la laitue et 9,94 € par kg de tomates. L’ajout de modules de production permet de réduire légèrement ces coûts. Ainsi, si le nombre de modules de production par cultivar passait de 2 à 4, le coût de production de laitue serait de 5,42 € par kg et celui de la tomate de 8,46 € par kg. En comparaison, le rapport indique qu’en Allemagne, un producteur peut vendre les mêmes cultivars à 4,00 €/kg pour la laitue et 1,15 €/kg pour la tomate.

Au moment de cette étude et avec les technologies disponibles en 2015, il n’y avait pas de réel avantage à développer une ferme verticale plutôt qu’une ferme serricole, à moins que la luminosité et les contraintes environnementales du lieu de production ne soient pas propices à la production en serre. Les fermes verticales sur plusieurs étages ne peuvent pas concurrencer les autres usages de l’espace urbain. Certains projets se sont toutefois implantés avec succès. Au Japon ou à Singapour, par exemple, l’industrie serricole est peu développée et les prix de vente des légumes dans ces pays peuvent être bien plus élevés qu’en Europe ou aux États-Unis.

Potentiel de progrès

Dans ce rapport, l’auteur discute de facteurs qui pourraient rendre ces fermes rentables. Ceux-ci incluent le développement d’autres sources de revenus tels que la transformation, la distribution ou l’éducation, le développement des technologies de production – l’innovation est si rapide que certaines des technologies utilisées pour le modèle étaient déjà obsolètes au moment de la publication du rapport. Des progrès considérables doivent être faits pour réduire les coûts énergétiques (dans le modèle étudié, ils représentent 59% des coûts variables). Plusieurs suggestions sont proposées telles que la réduction de la consommation énergétique par des équipements plus performants, notamment au niveau de l’éclairage, l’obtention d’un prix préférentiel de l’énergie et l’inclusion de systèmes de cogénération ou de récupération énergétique d’industries voisines.

L’étude constate également que la gestion des déchets de la ferme sur place ajoute un niveau de complexité, notamment lorsque l’espace disponible est réduit. Des solutions de gestion des déchets à la ferme peuvent être incluses dans un projet construit de toutes pièces, si elles sont intégrées à l’échelle de la planification urbaine.

La main d‘œuvre est la seconde difficulté à laquelle les fermes verticales font face. L’auteur juge son coût élevé surprenant, alors que le développement et la rétention de connaissances opératoires sont un enjeu important, du fait de la nouveauté des technologies employées et de la répétitivité des tâches. L’auteur questionne l’engouement de jeunes talents qui entrent dans le secteur attirés par les aspects technologiques et qui manquent parfois de connaissance sur le secteur agricole, que ce soit sur les questions agronomiques ou sur la gestion et la rétention de la main-d’œuvre non qualifiée. L’automatisation des tâches est un sujet de longue date en agriculture, qui continue à faire débat. L’auteur recommande de se concentrer sur le développement des technologies de systèmes de contrôle de production avancés, qui permettraient d’intégrer une forte expertise dans l’analyse de données à travers l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique.

En conclusion, bien que la ferme verticale 2.0 à plusieurs étages n’arrive pas à entrer en compétition avec l’agriculture conventionnelle à l’heure actuelle, l’auteur rappelle que l’agriculture conventionnelle ne tient pas compte des externalités multiples qu’elle engendre sur l’environnement et ne peut tout simplement pas continuer à se développer dans le contexte actuel. C’est dans ces conditions que les fermes verticales peuvent trouver leur essor, en répondant à une demande croissante de transparence et de proximité de l’agriculture. Pour cela, les décideurs devront redéfinir la place de l’agriculture dans le tissu urbain. Pour l’heure, la serriculture urbaine et des fermes verticales offrant des produits de haute qualité à un marché de niche semblent plus à même d’offrir des modèles viables.

Source

Zeidler, C. (2017). Vertical Farm 2.0: Designing an Economically Feasible Vertical Farm, A combined European Endeavor for Sustainable Urban Agriculture, Rapport d’étude du Centre Aérospatial Allemand DLR.


OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
adelinecohen (5 octobre 2021). La ferme verticale 2.0 est-elle viable? . AgriUrbain. Consulté le 16 juillet 2024 à l’adresse https://doi.org/10.58079/aui5


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