Fermes verticales

Titre : Journal of Cleaner Production - The dark side of lighting: A critical analysis of vertical farms’ environmental impact

Auteur : Cecilia Stanghellini, David Katzin

Date : Volume 458, 15 June 2024, 142359

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Idées clefs :

1) Définitions :

• Agriculture verticale : cultures à étages, environnement contrôlé, lumière artificielle, production en continu, totalement isolé et indépendant de l’extérieur

• Au départ présentée comme une solution à beaucoup de problèmes d’approvisionnement en nourriture --> “nourrir le monde tout en protégeant l’environnement”, investissements massifs

• Systèmes de culture = spectre qui dépend du niveau de contrôle exercé (culture en pleine terre vs ferme verticale)

• Serre : collecteur d’énergie solaire --> photosynthèse + chauffage, température limitée par aération

• Ajout de technologie --> augmente le rendement mais aussi les coût opératoires (énergie)

2) Production d’une ferme verticale :

• Faire varier la température de l’air et des racines et l’éclairage

• Augmentation de l’intensité lumineuse de l’éclairage --> production plus élevée, productivité lumineuse différente

• Besoin d’une “période noire” pour que les plants poussent

• Rendement élevé --> faible productivité lumineuse --> coûts d’électricité élevés

• Cultiver plutôt des plantes feuillues car matière récoltée au final plus élevée --> vente rapporte plus

3) Quantité d’électricité nécessaire :

• Quantité d’électricité réellement nécessaire : dépend de l’efficacité de conversion des luminaires (LED) utilisés

• Avancées technologiques futures --> augmenter cette efficacité

• Ferme verticale = système fermé --> énergie introduite doit être retirée si on ne veut pas que la température augmente --> climatisation (dépense électrique)

• Fermes verticales : consommation électrique importante (même avec optimisation de l’espace et de l’éclairage), mais moins de consommation de chaleur que les autres modes de culture

• Cultures de base (blé) ne sont pas rentables dans les fermes verticales (capital et besoins en ressources)

4) Impact environnemental de l’électricité :

• Production d’électricité impossible sans impact envronnemental (même énergies vertes)

• Empreinte carbone des fermes verticales même en utilisant l’électricité la plus “verte” (éoliennes terrestres)

5) Réduction du transport des aliments et résilience de la chaîne d’approvisionnement :

• Agriculture urbaine --> réduit la chaîne d’approvisionnement

• Mais : technologie utilisée produite allieurs --> pas résilient

• Consommation de carburant des camions dépend de : poids, charge, fabricant

• Transport frigorifique (produits frais) augmente la consommation de carburant (poids du groupe frigorifique et sa consommation d’énergie (diesel))

• Comparer les émissions de CO2 si le même produit est importé ou produit dans une ferme verticale : pas forcément mieux de produire dans une ferme verticale (sauf si miex électrique très “vert”)

• Futur : transport routier plus efficace (réduire les émissions)

6) “Ecologisation” de l’électricité :

• Production plus durable d’électricité, mais pas illimitée

• Intégration dans les réseaux d’électricité --> contrôler l’éclairage en fonction des fluctuations

• Besoin d’espace pour placer des panneaux photovoltaïques --> pas de gain d’espace comme promis

7) Utilisation efficace de l’eau et réduction des émissions nécessitent (beaucoup) d’énergie et ne sont pas l’exclusivité des fermes verticales :

• Economie d’eau : cultures hors sol (hydroponie et aéroponie), irrigation précise, efficacité de production, recirculation de l’eau, récupération de la vapeur d’eau transpirée

• Ferme verticale pas forcément nécessaire : recirculation de l’eau aussi dans des serres

• Même si toutes les mesures sont appliquées : 90 % de l’eau absorbée par les racines des plantes sera libérée sous forme de vapeur pendant la transpiration des plantes

• Vapeur d’eau captée + recirculée (refroidissement, déshumidification mécaniques)–> potentiel d’utilisation de l’eau est nettement plus élevé --> peut être fait dans tous les environnements fermés

• Mais : demande beaucoup d’énergie

• Emissions chimiques : efficacité dans l’utilisation d’engrais, éviter les fuites vers l’extérieur (système d’eau en circuit fermé) --> aussi utilisé dans les serres

• Possibilité de contamination des plantes dans les fermes verticales

8) Fermes verticales ou serres ?

• Rendement, certitude de production, investissements en capital, consommation dénergie : augmentent avec niveau technologique

• Incluence des conditions météo extérieures, utilisation des terres, de l’eau, des nutriments et des pesticides : diminuent avec le niveau technologique

• Plus pertinent de comparer les fermes verticales aux serres de haute technologie qu’à la production en plein champ