Agriculture verticale intérieure : une nourriture plus abondant, plus durable et plus sécuritaire ?

L’agriculture actuelle pose problème en matière de sécurité et santé des populations. La contamination des aliments par des microorganismes est fréquente, ce qui entraîne des maladies et des hospitalisations. L’agriculture en intérieur pourrait être une solution à cette problématique. Dans leur article How energy innovation in indoor vertical farming can improve food security, sustainability, and food safety?, Dafni Avgoustaki et George Xydis se sont entre autres penchés sur la capacité de l’agriculture en intérieur à réduire le taux de contamination des produits.

L’objectif de l’étude est de comparer trois types d’agriculture (conventionnelle, en serre et verticale en intérieur) en matière d’intrants, d’impact environnemental, de sécurité du produit final et de la durée de conservation du produit. L’étude se base sur la culture de la laitue puisque de nombreuses données sont disponibles, et qu’il s’agit d’un légume fréquemment consommé, fragile et aisément contaminé. L’analyse des auteurs montre que l’agriculture verticale intérieure réduirait le risque de contamination des aliments, mais que le risque zéro n’existe pas et que les exploitations doivent toujours rester vigilantes. Ils concluent également que l’agriculture verticale offre des bénéfices environnementaux sur de nombreux aspects bien qu’elle entraine une consommation énergétique plus élevée.

Tableau 1. Performance des trois systèmes de culture dans le cadre de l’étude.

 

 

Agriculture conventionnelle

Les rendements et l’intensité de la consommation en ressources de l’agriculture conventionnelle dépendent du climat. L’intensité en ressource est de 250 litres d’eau et 0,3 kWh par kg de laitue, alors que les émissions de CO2 sont de 540kg par tonne de laitue. La consommation énergétique est principalement liée aux travaux des champs tels que le labour et la fertilisation (machinerie lourde) ainsi que pour l’irrigation (pompes). Le transport des produits entre la ferme et les consommateurs représenterait 62% des émissions de CO2. La superficie d’occupation du sol nécessaire pour produire 1kg par jour est de 93m2.

Agriculture en serre

En maintenant un microclimat idéal, les serres accroissent les rendements et réduisent la consommation d’eau des cultures. Plusieurs types d’exploitations en serre existent, entrainant des performances variables. Les systèmes ouverts ne réutilisent pas l’eau d’irrigation et sont donc peu efficaces en ce qui concerne la consommation d’eau. Les systèmes semi-fermés réutilisent une partie de l’eau. Les systèmes fermés réutilisent la totalité de l’eau d’irrigation et contrôlent la température à l’aide d’échangeurs d’air; ils seraient entre 10 % et 50 % plus économes en eau que les systèmes ouverts. Toutefois, la réduction de la consommation en eau dans les serres par rapport à l’agriculture en champs serait due à 90% par le contrôle de l’évapotranspiration des plantes. Par la suite, le système d’irrigation a également un impact. Les systèmes à goutte-à-goutte étant très efficaces, alors que l’irrigation souterraine ou au tuyau l’est beaucoup moins. De plus, l’utilisation répandue de l’hydroponie dans les serres contribue à accroitre les rendements par superficie puisque les plants peuvent être plus proches les uns des autres et que leur croissance est accélérée.

La consommation énergétique des cultures en serre est principalement due à l’éclairage artificiel, au contrôle climatique (chauffage/refroidissement) et aux pompes d’irrigation. Cette consommation varie selon les conditions climatiques, le lieu géographique et le type de plantes cultivées.

L’impact carbone des productions en serre dépend de la source d’énergie utilisée pour le chauffage. Il s’agit dans la majorité des cas d’énergies fossiles tel le gaz naturel. Dans ce cas, la quantité de carbone émis pour le chauffage peut surpasser la quantité émise par le transport sur grande distance des productions en plein champ. Une amélioration de l’impact environnemental des productions peut être obtenue par l’utilisation d’énergies renouvelables au lieu des énergies fossiles.

Enfin, la superficie d’occupation du sol nécessaire pour produire 1kg par jour est de 9m2, soit seulement 10% de la superficie nécessaire en plein champ.

Agriculture verticale en intérieur

Les installations en intérieur utilisent généralement des systèmes hydroponiques en circuit fermé, réutilisant l’eau et les nutriments non absorbés par les plantes. Ils récupèrent également l’eau d’évapotranspiration des plantes et la réutilisent pour l’irrigation, ce qui n’est pas possible dans une serre. Les pertes thermiques sont minimisées par l’isolation des murs et l’utilisation d’éclairage artificiel uniquement permet d’empiler plusieurs étages de culture, à l’inverse des cultures en serre. De plus, le contrôle total du spectre de lumière permet d’optimiser la croissance de plantes. L’efficacité de l’utilisation d’énergie par les plantes serait de 1,9 à 2,5 fois plus élevée dans les installations intérieures que dans les serres. Également, la plus grande étanchéité à l’air des installations intérieures permet d’atteindre de plus grandes concentrations en CO2 que dans les serres. L’efficacité d’utilisation du CO2 serait ainsi 1,8 fois plus élevée.

En contrôlant les conditions de croissance et en appliquant des modifications aux pratiques de culture, il est possible d’accroitre le pourcentage de masse comestible des plantes cultivées. Ceci va en retour améliorer l’efficacité d’utilisation des ressources (électricité de l’éclairage, occupation du sol, etc.). L’application de toutes les mesures décrites dans l’article permettrait de doubler la productivité des installations de culture, qui obtiennent déjà des rendements de 100 à 150 fois ceux de l’agriculture conventionnelle lorsqu’elles sont sur 10 étages.

Un avantage négligé des cultures en intérieur est leur capacité à « réguler » la demande énergétique sur le réseau électrique, ce qui est un avantage pour les fournisseurs. En effet, puisque les cultures dépendent entièrement de l’éclairage artificiel, il est possible d’allumer cet éclairage en période de faible demande électrique et de l’éteindre en période de forte demande.

Sécurité des aliments

Le haut niveau de centralisation de la production alimentaire et de sa distribution augmente l’étendue de l’impact d’une contamination quelconque. De plus, la logistique complexe du transport augmente les possibilités de contamination.

Les produits de l’agriculture conventionnelle en champs requièrent en moyenne 4 à 6 jours de transport entre les centres de transformation où ils sont préparés (lavage, retrait des racines, etc.) et les supermarchés. Cela augmente le risque de développement de microorganismes pathogènes et entraîne une réduction de 40 à 60% de la valeur nutritive des produits. De plus l’agriculture en champs est susceptible à la contamination par l’eau d’irrigation ou par la fertilisation à base de lisiers.

L’agriculture en serre est également fortement exposée au risque de contamination par des microorganismes pathogènes. L’approvisionnement en eau est un facteur de risque important, en particulier s’il s’agit d’eau de surface non traitée. Les pratiques de gestion des activités peuvent également conduire à la propagation de ces pathogènes.

L’agriculture verticale intérieure étant réalisée dans un environnement totalement contrôlé et isolé de l’extérieur, le risque de contamination est grandement réduit. De plus, la réduction des délais entre la récolte et la distribution limite le développement des pathogènes. Les plants sont également contrôlés à chaque étape de leur croissance lors de leur transfert d’une section à l’autre de la ferme intérieure (salle de germination, salle de propagation et salle de culture) afin de prévenir les contaminations. Par ailleurs, l’eau d’irrigation est généralement de l’eau potable filtrée et elle n’entre en contact qu’avec les racines et non avec la partie consommée des plantes.

Toutefois, il est à noter que si une contamination se produit dans une ferme verticale intérieure, elle sera très difficile à éliminer et risque de contaminer toutes les récoltes. Les protocoles sanitaires sont donc extrêmement importants. De plus, l’environnement contrôlé peut rapidement devenir propice à la prolifération des pathogènes en cas de bris d’un équipement.

Conclusion

L’agriculture verticale intérieure semble avantageuse tant en ce qui a trait aux impacts environnementaux de la production alimentaire qu’en ce qui concerne la qualité et la sécurité des aliments produits. Toutefois, comme le soulignent les auteurs, plusieurs améliorations pourraient faciliter son développement et sa performance écologique et économique, en premier lieu la réduction des besoins énergétiques pour l’éclairage et le contrôle climatique. De plus, les productions en serre ou conventionnelles en champ vont demeurer importantes car de nombreuses cultures ne sont ni adaptées ni rentables en agriculture intérieure (entre autres les céréales). Il faut donc également travailler à améliorer l’efficacité en ressource de ces méthodes de production.

Source

Avgoustaki, D. D. et Xydis, G. (2020). How energy innovation in indoor vertical farming can improve food security, sustainability, and food safety?. Advances in food security and sustainability, doi: 10.1016/bs.af2s.2020.08.002


OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
Olivier Chabal-Dragon (8 septembre 2022). Agriculture verticale intérieure : une nourriture plus abondant, plus durable et plus sécuritaire ? AgriUrbain. Consulté le 16 juillet 2024 à l’adresse https://doi.org/10.58079/auk2


Vous aimerez aussi...

Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search