Vitamines du toit
"Au lieu de transporter des milliers de tonnes de légumes et de fruits le long des autoroutes, nous voulons amener les serres aux consommateurs
Aujourd'hui, les fruits et légumes sont transportés sur des milliers de kilomètres vers l'Allemagne. Une équipe du Fraunhofer IKTS souhaite désormais amener l'horticulture dans les villes grâce à une gestion efficace et compacte de l'eau, de l'énergie et du gaz - et renforcer ainsi l'autosuffisance régionale.
Fraunhofer IKTS propose des technologies et des composants compacts qui permettent une gestion efficace de l'eau, de l'énergie et du gaz pour les unités de culture en intérieur.
© Fraunhofer IKTS
Poivrons frais, salades croquantes et tomates juteuses : pour les consommateurs allemands, tout cela va de soi. Les rayons des supermarchés en sont remplis. Mais la plupart de ces légumes viennent de loin. Selon l'Office fédéral allemand des statistiques, un bon quart de toutes les importations de légumes et de fruits de l'année dernière provenait d'Espagne - et pour les poivrons et la laitue, ce chiffre atteignait même 50 %. Au total, l'Allemagne a importé environ 1,6 million de tonnes de fruits et 1,3 million de tonnes de légumes de la péninsule ibérique. Des milliers de trajets en camion ont été nécessaires à cet effet. En outre, la plupart des légumes et des fruits sont cultivés en Andalousie, une région particulièrement sèche où la pénurie d'eau et les problèmes environnementaux qui en découlent se sont récemment aggravés.
Amener les serres au consommateur
Compte tenu de cette situation, il semble judicieux de cultiver encore plus de légumes et de fruits en Allemagne à l'avenir, idéalement à proximité des consommateurs dans les villes. Une solution pourrait consister en des serres compactes, économes en énergie et en eau, permettant de récolter tout au long de l'année. "Au lieu de transporter des milliers de tonnes de légumes et de fruits le long des autoroutes, nous voulons apporter les serres aux consommateurs", explique le professeur Michael Stelter, directeur adjoint de l'Institut Fraunhofer pour les technologies et systèmes céramiques IKTS à Dresde. "Notre objectif est de travailler avec des entreprises de taille moyenne pour mettre en place de telles petites usines dans de nombreux endroits en Allemagne - nous parlons ici d'agriculture d'intérieur". Ces serres compactes et efficaces pourraient être installées sur les toits des maisons ou sur de petits espaces ouverts, par exemple, et, pour économiser de l'espace, elles pourraient même être superposées sur plusieurs niveaux. Les experts parlent alors de "culture protégée" ou d'"agriculture à environnement contrôlé" (AEC).
Toute la technologie d'un seul tenant
L'institut offre toute la technologie nécessaire à partir d'une source unique : recyclage de l'eau d'irrigation et des nutriments, gestion de la chaleur et de l'humidité, éclairage et technologie des capteurs - pour assurer un soin parfait aux plantes. "Dans notre institut, nous avons développé ces dernières années un grand nombre des composants nécessaires à cette fin. En outre, nous avons acquis, grâce à d'autres projets dans le domaine de l'énergie et de l'environnement, les connaissances nécessaires pour intégrer les différentes technologies dans un système global automatisé et entièrement numérisé", explique Michael Stelter. L'institut souhaite ainsi permettre aux petites et moyennes entreprises, en particulier, de pénétrer ce segment de marché ou d'aider les entreprises déjà actives dans ce secteur à élargir leur portefeuille. Les fermes d'intérieur existantes peuvent également être aidées à fonctionner de manière plus rentable grâce à des gains d'efficacité.
Grâce aux technologies IKTS, les serres peuvent être conçues beaucoup plus petites que les grandes installations d'Espagne ou des Pays-Bas. L'intérêt réside dans la technologie très compacte qui peut être logée dans un espace réduit. Cela commence par le chauffage. L'équipe de l'IKTS s'appuie sur les zéolithes, des céramiques spéciales qui capturent et libèrent l'humidité de l'air - et qui, accessoirement, génèrent de la chaleur ou l'absorbent dans l'environnement. Lorsque les zéolithes libèrent l'eau stockée par évaporation, elles absorbent de la chaleur. Si elles absorbent à nouveau de l'humidité par la suite, elles libèrent à nouveau de la chaleur. L'astuce consiste à orienter le flux d'air dans les plantes de manière à ce que l'évaporation et l'absorption d'eau soient parfaitement contrôlées. La chaleur excédentaire est ainsi stockée pendant la journée et libérée pendant la nuit froide.
Un éclairage et une distribution de nutriments parfaits
Pour les installations agricoles intérieures à plusieurs étages et pour les longues journées d'hiver, un éclairage supplémentaire est également nécessaire. "Nous disposons de la technologie LED et d'éclairage à haut rendement énergétique appropriée", explique Nico Domurath, chef de projet à l'IKTS. "Nous pouvons ajuster la lumière exactement aux besoins des plantes, par exemple en fournissant plus de photons lorsqu'elles ont besoin de plus d'énergie pour la photosynthèse. En outre, nous pouvons conditionner les LED de manière à ce qu'elles puissent résister très longtemps aux conditions chaudes et humides de la serre."
L'un des principaux avantages de l'agriculture en intérieur est que l'eau et les nutriments peuvent être recyclés. Lors de l'arrosage à l'extérieur, une grande partie de l'eau est perdue par évaporation, ce qui n'est pas le cas dans les systèmes fermés. Les plantes sont nourries par une solution spéciale. L'excès de solution nutritive est collecté et traité par des membranes en céramique. Des capteurs contrôlent la teneur résiduelle en éléments nutritifs. Cela signifie que seules de petites quantités de nouveaux nutriments doivent être ajoutées avant que la solution ne soit réintroduite dans les plantes.
Exploitation de la biomasse et de la chaleur résiduelle de la région
La culture de légumes et de fruits sur place dans de petites installations agricoles intérieures présente également l'avantage de pouvoir utiliser la biomasse de la région comme élément nutritif. Le Fraunhofer IKTS a par exemple mis au point des technologies permettant de transformer les résidus de fermentation des installations de biogaz en nutriments de haute qualité pour les plantes. La régionalité présente même un autre avantage : les installations peuvent être construites spécifiquement là où des synergies se présentent - par exemple, à proximité d'entreprises commerciales qui produisent beaucoup de chaleur résiduelle. Cela permettrait de couvrir la demande de chaleur en hiver d'une manière respectueuse de l'environnement. Dans les villes, les grands centres de données et les fermes de serveurs qui génèrent beaucoup de chaleur pourraient être envisagés.
L'équipe de Nico Domurath démontre actuellement comment toutes ces technologies peuvent être intégrées dans un espace restreint en utilisant plusieurs systèmes d'agriculture d'intérieur à petite échelle. "Nous pouvons facilement faire évoluer ces systèmes en fonction des besoins des futures parties intéressées", explique-t-il. "Nous proposons également une analyse complète des coûts et du cycle de vie. Nous déterminons l'emplacement le plus approprié et les technologies qui peuvent avoir les effets les plus positifs", ajoute Michael Stelter. "Nous voulons ainsi ouvrir la voie à la généralisation de l'agriculture d'intérieur en Allemagne.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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