Réduire la demande énergétique du système alimentaire en développant l’agriculture urbaine

Alors que l’agriculture urbaine (AU) est de plus en plus populaire, en particulier en raison de ses bénéfices environnementaux, il est nécessaire d’évaluer les implications énergétiques de l’intensification de l’AU dans les villes des pays développés. Dans une revue de littérature publiée sous le titre Considerations for reducing food system energy demand while scaling up urban agriculture, Eugene Mohareb et ses collègues étudient le sujet en tenant compte de la classification de l’AU, des pressions énergétiques directes/indirectes et des interactions avec d’autres composants du lien alimentation-énergie-eau.

L’équipe de recherche précise l’importance de prendre en considération le lien alimentation-eau-énergie. En réduisant la consommation énergétique de la production alimentaire, il ne faudrait pas que cela entraine simplement un transfert des impacts environnementaux vers une consommation d’eau accrue. L’équipe suggère également que des gains en matière d’efficacité énergétique pourraient être obtenus par la co-localisation des opérations des entreprises agricoles urbaines avec des flux de déchets (chaleur, CO₂, eaux grises, eaux usées, compost).

Consommation énergétique de la chaine alimentaire

Selon les données de l’USDA ERS, 14,4% de la consommation énergétique des États-Unis est liée à l’alimentation. De ceux-ci, seulement 13% sont liés à la production agricole elle-même. Toutefois, l’agriculture urbaine peut avoir un impact sur des postes de consommation énergétique autres que la production elle-même (emballage, transport, transformation, gestion des déchets).

Les bénéfices énergétiques de l’agriculture urbaine les plus souvent rapportés dans les études sont les économies d’énergie nécessaires au transport, la réduction des besoins en stockage et la réduction de l’énergie nécessaire à la gestion des pertes le long de la chaine d’approvisionnement. De plus, l’exploitation des flux de déchets (CO₂, chaleur, micronutriments) serait avantageuse en comparaison des besoins en énergie nécessaires pour fournir ces intrants dans les opérations conventionnelles.

En matière d’emballage des aliments, la production en AU permet de réduire leur utilisation, par exemple lorsqu’il s’agit d’une production pour la consommation personnelle ou d’une distribution par circuits courts avec vente directement du producteur. Cependant, selon les cas, l’utilisation d’un emballage peut conduire à une réduction des dépenses énergétique, lorsque l’énergie intrinsèque de l’emballage est moindre que l’énergie de production alimentaire “perdue” par la perte d’aliments mal conservés.

En ce qui concerne le transport, les chaines d’approvisionnement conventionnelles pourraient nécessiter moins d’énergie que celles développées pour la production locale, tout dépendant des contextes et des modes de transport. De plus, le transport ne représente que 10% de la consommation énergétique de la production alimentaire conventionnelle.

Finalement, un accroissement des surfaces utilisées pour l’AU a le potentiel de réduire l’effet d’îlot de chaleur dans les villes par l’augmentation de l’albédo des surfaces et par le refroidissement par évapotranspiration des plantes. Cela va en retour conduire à une réduction de la demande énergétique liée à la climatisation des bâtiments.

Interactions aliments-eau-énergie

La production en agriculture urbaine peut donner lieu à une augmentation de la consommation énergétique de certaines composantes du système de production. Par exemple, l’eau d’irrigation est généralement de l’eau potable municipale dont l’empreinte énergétique est plus élevée que l’eau utilisée dans les exploitations rurales en champs (entre 1,3 et 2,5 MJ/m³ au lieu de 0,63 MJ/m³). De plus, les systèmes hydroponiques, souvent utilisés en AU, entrainent une augmentation drastique de la consommation énergétique au profit d’une forte réduction des besoins en eau. Cette surconsommation énergétique est principalement causée par le chauffage et la climatisation, l’éclairage et le système de pompage de la solution nutritive.

En revanche, l’utilisation de sources d’irrigation alternatives, tel que par la collecte d’eau de pluie ou la mise en œuvre d’une réutilisation des eaux usées offre le potentiel d’une réduction de la demande énergétique en éliminant la consommation liée au traitement de l’eau potable et en réduisant celle liée au traitement des eaux usées (qui incluent actuellement les eaux de pluie).

Impact selon le type de système de production

En fonction du type de système de production utilisé, la consommation énergétique peut être très différente et l’avantage de l’AU peut disparaitre. Une culture en champs non protégé, ou protégée par un simple tunnel, requière beaucoup moins d’énergie qu’une culture en serre chauffée, tant par l’énergie liée au chauffage que par l’énergie intrinsèque de la structure. Cependant, cette différence entre culture en champs ou en serre dépend de plusieurs facteurs, tel que les conditions climatiques et l’espèce cultivée. Les cultures nécessitant une grande quantité d’engrais et de pesticides pourraient réduire leur demande énergétique liée à ces produits en étant cultivées sous serre car cela évite les pertes par lessivage.

L’ensemble des éléments (climat, espèce cultivée et type de production) doit donc être pris en compte lors de l’évaluation des possibilités de croissance de l’agriculture urbaine.

Exploitation des ressources locales

Par l’écologie industrielle et la planification des futurs développements, il serait possible d’atteindre une intégration des systèmes alimentaires dans les villes. Ceci implique l’identification des espaces permettant une production agricole tout en étant à proximité de sources compatibles d’intrants agricoles (chaleur perdue, compost, eaux usées et CO₂).

L’utilisation de digesteurs anaérobiques pour la production de biogaz à partir des déchets alimentaires permet de récupérer l’énergie intrinsèque des aliments sous forme de gaz et le digestat (résidu de la digestion) peut être réutilisé dans des productions agricoles. Dans ce cas, l’AU permet d’augmenter la quantité de matière disponible pour les digesteurs (déchets agricoles), de récupérer le CO₂ produit par la digestion et de réduire la distance de transport du digestat.

De même, la réutilisation des eaux usées par les productions en AU permet une importante économie d’énergie au niveau des installations de traitement des eaux et réduirait la demande énergétique liée au transport d’engrais.

Rôle de la planification

Mohareb et ses collègues portent une attention particulière sur l’importance de la planification du développement de l’agriculture urbaine pour les administrations publiques, et ce, pour trois raisons :

• Tout d’abord, cela faciliterait le développement de l’agriculture urbaine, par exemple en procédant à un inventaire des espaces publics et privés propices à des projets d’AU ou en adaptant les règlements municipaux aux besoins des exploitations d’AU.
• Ensuite, il est possible d’atténuer les impacts négatifs de l’agriculture urbaine en identifiant les zones de concentration (hotspots) des rejets d’eau, d’odeurs et d’autres impacts par l’utilisation d’inventaires des productions en AU et de systèmes d’information géographique (GIS).
• Enfin, pour que la production agricole urbaine évite l’inefficacité du système alimentaire actuel, il est nécessaire d’adopter une approche de planification qui coordonne les flux d’entrée, réduise le potentiel de gaspillage et permette la co-localisation des activités pour atténuer la croissance de la demande de transport (par exemple entre le lieu de production en AU et une industrie rejetant de la chaleur et du CO₂, un centre de compostage ou une usine de bio-digestion).

Conclusion

Cette étude démontre que l’augmentation de la production en agriculture urbaine a des implications plus larges, notamment au niveau de la demande énergétique totale de notre chaine alimentaire ou par une modification de l’utilisation des ressources. Elle nous rappelle l’importance de ne pas se centrer sur un seul indicateur de performance (énergie, eau, etc.) mais de plutôt regarder l’impact global. Elle montre également que les impacts des productions sont très variables et dépendent de la combinaison de nombreux paramètres, tels que le type de culture, le climat, la méthode et l’échelle de production, la disponibilité des ressources, la possibilité de co-localisation et l’intensité de production.

Tous ces aspects doivent être pris en compte pour obtenir une compréhension plus large des implications énergétiques de la croissance de l’agriculture urbaine dans les systèmes alimentaires, et ce sur l’ensemble du cycle de vie et selon le contexte local de chaque ville.

Source

Mohareb, E., Heller, M., Novak, P., Goldstein, B., Fonoll, X. et Raskin, L. (2017). Considerations for reducing food system energy demand while scaling up urban agriculture. Environmental Research Letters, https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa889b