De nouvelles recherches sur l'agriculture verticale en intérieur pourraient permettre de répondre à la demande alimentaire dans le contexte d'une planète en mutation
Les scientifiques étudient comment le contrôle dynamique de l'environnement dans les fermes d'intérieur pourrait nous aider à nourrir une population croissante avec des fruits et légumes nutritifs, de haute qualité et cultivés localement
Pour s'assurer que tout le monde mange bien dans notre monde surpeuplé, nous devons innover. Les systèmes d'agriculture verticale, qui font pousser des plantes de manière intensive à l'intérieur, pourraient constituer une partie de la réponse, mais pour les utiliser à grande échelle, nous devons surmonter des problèmes clés, en particulier la gestion de la lumière coûteuse et gourmande en énergie dont les plantes ont besoin pour pousser. Les scientifiques montrent aujourd'hui comment la manipulation de la lumière en fonction des besoins de certaines cultures pourrait les rendre plus fortes et plus saines tout en minimisant la consommation d'énergie.
Le contrôle dynamique de l'environnement pourrait transformer les systèmes d'agriculture verticale
Kaiser et al/Frontiers
"Le plus grand avantage des systèmes d'agriculture verticale est qu'ils permettent de cultiver des aliments sains beaucoup plus près des consommateurs dans des endroits où cela est impossible autrement : dans les mégapoles, dans les déserts et dans les endroits froids et sombres pendant une grande partie de l'année", a déclaré le Dr Elias Kaiser, premier auteur de l'article paru dans Frontiers in Science. "Le plus grand défi est le coût associé à l'utilisation de l'électricité.
Faire la lumière sur le problème
De nombreux systèmes d'agriculture verticale fonctionnent dans des conditions environnementales constantes, ce qui nécessite beaucoup d'électricité coûteuse pour l'entretien. L'analyse des scientifiques montre que ces conditions exigeantes ne sont pas nécessaires : en utilisant un contrôle dynamique de l'environnement, ils suggèrent que nous pouvons réaliser une agriculture verticale plus rentable et qui produit des plantes plus saines.
"Nous avons été motivés par les rythmes diurnes et de développement des plantes, qui exigent que leur environnement de croissance soit régulièrement ajusté afin d'orienter parfaitement leur croissance", explique le professeur Leo Marcelis de l'université de Wageningen, auteur principal de l'étude. "Nous décrivons une stratégie qui fait appel aux connaissances en physiologie végétale, à de nouvelles techniques de détection et de modélisation, ainsi qu'à de nouvelles variétés spécialement sélectionnées pour les systèmes d'agriculture verticale.
Les fonctions biologiques des plantes étant fortement influencées par les conditions environnementales telles que les changements de température, les longueurs d'onde de la lumière et la quantité de CO₂ dans l'atmosphère, la manipulation de l'environnement permet à un système d'agriculture verticale de manipuler le développement des plantes. L'éclairage est une variable essentielle ; toutes les plantes en ont besoin pour la photosynthèse, et les différentes longueurs d'onde de la lumière ont des effets différents sur les différentes plantes. Cette variable est également particulièrement sensible au prix de l'électricité, ce qui permet de réaliser des gains d'efficacité.
"Les fluctuations des prix de l'électricité peuvent être utilisées à l'avantage des systèmes d'agriculture verticale, en utilisant plus d'électricité lorsqu'elle est moins chère", a expliqué M. Marcelis.
Les auteurs ont créé un modèle pour tester l'éclairage intelligent qui vise à maintenir constante la capacité de photosynthèse des plantes au cours d'une journée, tout en réduisant les coûts d'électricité. Ils ont constaté qu'un algorithme d'optimisation pouvait réduire les coûts d'électricité de 12 % sans compromettre la fixation du carbone par les plantes, simplement en variant l'intensité de la lumière.
Ils ont ensuite vérifié si la variation de l'intensité lumineuse affectait la croissance des plantes à feuilles, comme les épinards, qui sont souvent cultivées dans les fermes verticales, et ont constaté qu'il n'y avait pas d'effet négatif. Cette constatation est restée vraie même lorsque les plantes étaient soumises à des variations irrégulières de l'intensité lumineuse, plutôt qu'à un schéma prévisible et régulier.
Les semences de l'avenir
D'autres questions essentielles doivent encore être résolues avant que l'agriculture verticale puisse contribuer à nourrir le monde.
"Bon nombre des solutions proposées n'ont pas été testées à l'échelle des fermes verticales. Elles ont peut-être été testées au niveau d'une seule plante, mais pas encore au niveau de l'ensemble du peuplement cultivé", a averti M. Kaiser.
L'ajustement dynamique des débits d'air, de la température et du CO₂ en fonction des besoins des plantes pourrait permettre de réduire les coûts d'électricité. Les agriculteurs auront besoin de capteurs et de modèles appropriés pour les aider à surveiller et à ajuster l'environnement, ainsi que de nouveaux cultivars conçus pour l'agriculture verticale. Ces cultivars pourraient tirer parti du potentiel de production locale dans des conditions abritées pour se concentrer sur une meilleure nutrition et de meilleures qualités sensorielles, plutôt que sur la robustesse ou la durée de conservation. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour calibrer toutes ces variables et trouver le bon équilibre entre des cultures de haute qualité et à haut rendement.
"Dans une ferme verticale, toutes les conditions de croissance peuvent être contrôlées avec précision, ce qui est très important pour optimiser le rendement, la qualité et l'efficacité de l'utilisation des ressources", a déclaré M. Marcelis. "Toutefois, la possibilité technique de les maintenir constantes ne signifie pas que cette constance soit la meilleure solution. Une fois que le contrôle dynamique de l'environnement est établi, la consommation d'énergie et les coûts de l'énergie utilisée peuvent être considérablement réduits, ce qui augmente la rentabilité et la durabilité des fermes verticales."
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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