Qu’est-ce que l’agriculture verticale ?

Avantages et inconvénients d’un nouveau mode de culture

Quand l’agriculture verticale est-elle née ?

Le concept de l’agriculture verticale est né en 2011 dans une salle de classe de l’université de Columbia (N.Y.C.). Lors d’un cours, le professeur Dickson Despommier a mis ses étudiants au défi de trouver un moyen de produire de la nourriture dans le périmètre de l’île de Manhattan. Les étudiants ont d’abord proposé de cultiver au sommet des gratte-ciel, mais même en utilisant tous les toits de l’île, cela ne couvrirait que 4 % des besoins alimentaires de la population. Une nouvelle idée est donc née : cultivons à l’intérieur des bâtiments en exploitant l’espace vertical. Ce fut une percée.

À cette époque, toute la technologie dont nous avions besoin pour mettre cette vision en pratique existait déjà.

Dans le monde entier, nous pratiquions la culture hors-sol, comme l’hydroponie, pour produire des légumes ou des petits fruits dans des serres. Nous étions également capables de modifier la température et l’humidité internes, et il existait déjà des lampes horticoles. Il ne nous restait plus qu’à réunir ces technologies.

Depuis lors, le nombre de ce qu’on appelle les « fermes verticales » a augmenté dans le monde entier, des États-Unis au Japon, en passant par la Chine, Singapour, l’Amérique du Sud et l’Europe (source A.V.F.).

Ces dernières années, le savoir-faire sur cette culture a augmenté de façon exponentielle, les technologies ont rendu la production de plus en plus efficace, et de nombreuses cultures différentes ont été cultivées avec succès.

Essayons de comprendre le fonctionnement de ces fermes 4.0, en analysant les différentes composantes de l’agriculture verticale.

Comment fonctionnent les fermes verticales ?

Cellules climatiques

Quel que soit l’endroit où vous souhaitez construire votre ferme verticale, il est nécessaire de créer un environnement isolé pour maintenir le niveau souhaité de conditions climatiques telles que la température, l’humidité et la ventilation. L’environnement entièrement fermé doit également empêcher l’entrée de parasites et de maladies.

Les cellules sont généralement constituées de panneaux sandwichs, mais des conteneurs sont également utilisés pour développer des fermes modulaires. Les cellules climatiques peuvent être installées pratiquement n’importe où, que ce soit dans des bâtiments, des bateaux, des entrepôts, des écoles ou à l’arrière d’un restaurant.

Système HVAC

Après l’isolation, le système HVAC (Humidity Ventilation and Air Control) est le premier et le plus crucial des « outils » de l’agriculture verticale. Ce système doit filtrer l’air entrant et sortant, créant ainsi le meilleur environnement possible pour les cultures.

Lors du développement d’une ferme verticale, il est nécessaire de concevoir le système de CVC avec le plus grand soin en fonction de l’espace de culture. De là découlent le succès de la culture, la productivité des cultures et le niveau des coûts d’exploitation liés à la consommation d’énergie.

Méthodes de culture

Les deux principales méthodes de culture hors-sol en agriculture verticale sont l’hydroponie et l’aéroponie.

La méthode hydroponique est la plus courante.

L’histoire de l’hydroponie remonte aux anciens jardins babyloniens, et différentes ethnies l’ont pratiquée. Aujourd’hui encore, au Myanmar, la population locale cultive sur des radeaux reposant sur l’eau du lac Inle.

Sur le plan industriel, les agriculteurs néerlandais ont mis au point des méthodes hydroponiques pour produire à l’intérieur de serres, et même la NASA a développé quelques prototypes pour produire de la nourriture dans l’espace.

L’idée est simple : les plantes sont suspendues au-dessus du sol grâce à divers supports, laissant l’eau et les nutriments circuler à travers les racines, générant un circuit d’irrigation semi-fermé. Les plantes reçoivent la quantité exacte de nutriments dont elles ont besoin, et aucune eau n’est gaspillée.

Le système aéroponique est plus récent. Le principe est le même, mais l’eau et les nutriments sont pulvérisés directement sur les racines des plantes suspendues dans l’air. Cette méthode est parfois préférée pour éviter la stagnation de l’eau et augmenter l’oxygénation des racines.

Laitue cultivée en hydroponie - Éducation à l'agriculture verticale

Laitue cultivée en hydroponie – Éducation à l’agriculture verticale

Système de culture

Dans le domaine de la culture verticale, nous avons déjà vu différents types de systèmes. Les panneaux mobiles de Skygreen (l’une des premières fermes verticales industrielles au monde), N.F.T., les tours et les racks les plus courants utilisés dans la majorité des fermes. Récemment, une start-up italienne a développé un nouveau prototype qui utilise l’intelligence artificielle pour déplacer les plantes à l’intérieur d’un grand « cube » de ferme verticale afin de rendre la culture extraordinairement efficace.

Lumières

Puisque nous parlons de culture en intérieur, vous aurez besoin de lumières agricoles pour reproduire le rayonnement solaire, en particulier la longueur d’onde du rouge et du bleu (c’est ainsi que les lumières semblent roses ou violettes).

Les L.E.D. utilisées aujourd’hui dans l’agriculture d’intérieur sont très économes en énergie et peuvent être utilisées pour différentes cultures. Certaines D.E.L. sont si efficaces qu’elles permettent de modifier le spectre et l’intensité de la lumière lorsque vous devez changer de culture ou même pour reproduire le coucher et le lever du soleil, offrant ainsi aux plantes la meilleure simulation possible des changements solaires quotidiens.

agriculture verticale

Led utilisé pour la culture de la laitue sur le système Radix – Vertical Farming Education

Logiciel de culture

Les agriculteurs verticaux utilisent un autre type de logiciel pour contrôler et gérer les conditions climatiques, les flux d’irrigation et l’éclairage. Les logiciels, l’intelligence artificielle et les technologies de l’information sont en développement constant, ce qui augmente le niveau d’automatisation de tous les processus de culture.

Semences et substrats

Partir de graines plutôt que de petits plants est la stratégie la moins coûteuse et la plus suivie. En outre, vous pouvez contrôler l’ensemble de la chaîne de production, du semis à la récolte.

Les plantes généralement cultivées en agriculture verticale sont les légumes verts à feuilles, les micro-verts, les petits fruits, le cannabis, les herbes aromatiques et les fleurs comestibles.

Les substrats sur lesquels les plantes sont cultivées existent sous différentes formes et textures, de la tourbe à la laine de roche. Le substrat doit être choisi avec soin en fonction du système de culture, des cultures choisies et des flux d’irrigation. En général, le choix se porte sur des substrats organiques, qui peuvent être compostés et ne génèrent pas de déchets solides.

agriculture verticale

Micro-pousses sur substrat organique – Profarms

Autres outils

En fonction du projet, les agriculteurs peuvent utiliser d’autres outils et machines, des salles de germination aux réfrigérateurs et machines, pour le conditionnement, le stockage, le semis automatique et la récolte.

Avantages et inconvénients de l’agriculture verticale

Vous l’aurez compris, les avantages de l’agriculture verticale sont nombreux :

– Économie de sol : dans l’agriculture verticale, l’espace est utilisé de manière très efficace, ce qui est essentiel pour produire des aliments pour la population mondiale croissante sans exploiter de terres agricoles supplémentaires. Les cultures sans sol permettent également d’éviter des problèmes comme la surfertilisation qui provoque la pollution de l’eau dans le monde entier (notamment dans les monocultures).

– Économie d’eau : l’agriculture verticale est particulièrement économe en eau. Avec nos étudiants, nous avons démontré que nous utilisons 90% d’eau en moins qu’en agriculture de plein champ.

Avec certains systèmes, vous pouvez récupérer l’humidité de la transpiration et la réutiliser pour irriguer les plantes.

– De la ferme à la table (verticale) : la possibilité de cultiver dans un environnement entièrement contrôlé permet de produire pratiquement partout, des entrepôts aux écoles, en passant par les bateaux ou même les stations spatiales internationales. Cultiver des aliments à l’intérieur ou à proximité des grandes villes est un bon moyen d’éviter d’importantes émissions de carbone et des coûts de transport. Réduire le délai entre la récolte et la consommation est un excellent moyen de conserver la fraîcheur, la saveur et la valeur nutritive des produits.

– Production sur 12 mois : la possibilité de produire toute l’année indépendamment des conditions climatiques extérieures permet de cultiver dans toutes les régions du monde avec une continuité et une sécurité extraordinaires.

– Produire et sauvegarder des cultures anciennes : les monocultures, les monodiètes, les pesticides et le changement climatique sont responsables de la réduction des espèces et des variétés cultivées dans le monde. Avoir la possibilité d’établir des conditions climatiques différentes permet de récupérer des variétés de cultures abandonnées parce qu’elles sont moins productives ou inadaptées à l’utilisation de pesticides.

– Une alimentation propre : la culture en intérieur permet de cultiver sans risque de parasites ou de maladies, et il n’est donc pas nécessaire d’utiliser des herbicides ou des pesticides.

– Attractivité : la perte d’intérêt pour les pratiques agricoles est courante dans le monde entier. La technologie et la caractéristique futuriste de l’agriculture verticale attirent les jeunes agriculteurs, renversant ainsi cette statistique.

Inconvénients

– Consommation d’énergie : l’énergie nécessaire au système de climatisation (qui fonctionne 24 heures sur 24) et à l’éclairage doit être prise en compte dans le scénario global. Néanmoins, les panneaux solaires et les batteries peuvent réduire la consommation d’énergie et les coûts.

– Sélection des cultures : il est possible de faire pousser pratiquement toutes les cultures en intérieur, mais seules certaines variétés sont rentables et les plus adaptées à ce système aujourd’hui.

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