La première ferme verticale intérieure de culture de fraises à grande échelle au monde peut produire 1,8 million de kilogrammes de fruits par an, selon Plenty Richmond, une entreprise spécialisée dans le domaine basée en Virginie. Alors que les fermes verticales se limitaient jusqu’ici principalement à la laitue et à d’autres légumes feuilles, cette nouvelle production ouvre la voie à la diversification d’aliments produits à l’aide de cette technique, particulièrement adaptée à la croissance démographique mondiale.
En vue de la croissance démographique mondiale, on estime que les besoins alimentaires devront augmenter de 25 à 70 % d’ici 2050. Ces besoins sont aussi exacerbés par la croissance des mégapoles et la diminution des ressources qui en résulte, ainsi que le changement climatique, provoquant d’importantes incertitudes quant à l’avenir de la production alimentaire mondiale. Les fermes verticales sont proposées depuis longtemps pour améliorer la sécurité alimentaire, notamment en augmentant les rendements et en réduisant considérablement les besoins en matière de surface cultivable.
Les fermes verticales sont des systèmes agricoles avancés permettant une production locale à haut rendement et standardisée de légumes, d’herbes, de pousses et de fruits. Ces performances reposent sur des environnements contrôlés (luminosité, concentration de CO2, température, humidité, disponibilité en eau et en nutriments, etc.) permettant d’obtenir le maximum des plantes. Des expériences ont par exemple montré que ces fermes permettent d’augmenter de 10 à 60 fois les rendements du blé et du riz, par rapport aux méthodes de culture traditionnelles.
Arborez un message climatique percutant 🌍
Cependant, « les fermes verticales utilisent une énorme quantité d’énergie pour la lumière et la circulation de l’air », explique dans un communiqué de l’Université du Queensland (en Australie) Paul Gauthier, qui a contribué à la conception de la ferme de Plenty Richmond. Cela nécessite des coûts d’investissement élevés et remet en question leur durabilité, sans compter les infrastructures nécessaires à la culture verticale.
D’autre part, les conditions environnementales permettant d’optimiser le rendement et la qualité des produits ne sont pas entièrement comprises, chacun nécessitant notamment des conditions spécifiques. « Ce que nous savons déjà sur la façon dont les plantes poussent ne s’applique pas entièrement aux situations d’agriculture verticale, comme mes recherches l’ont déjà prouvé », indique Gauthier. En conséquence, les fermes verticales se limitaient jusqu’à présent principalement à la laitue, les besoins de la plante étant bien maîtrisés.
Gauthier et ses collègues proposent une technique de contrôle environnemental plus dynamique qui pourrait non seulement améliorer le rendement et la diversification des cultures, mais également optimiser l’efficacité énergétique. La nouvelle technique a permis une première production à grande échelle de fraises en ferme verticale intérieure, tout au long de l’année. « Cette ferme est un modèle de l’impact positif que peut avoir une agriculture ‘agnostique’ sur le climat, et la preuve que l’agriculture verticale peut offrir la diversité des cultures, la production à grande échelle et locale nécessaire pour assurer l’avenir du système alimentaire mondial », indique Arama Kukutai, PDG de Plenty Richmond, dans un communiqué de l’entreprise.
6 kg de fruits par an par fraisier
La ferme Plenty est composée de 12 salles comprenant des tours de cultures de 9 mètres de haut réparties sur une surface totale de 3 700 mètres carrés. Cet agencement permettrait d’utiliser 97 % moins d’espace que ce qui est traditionnellement nécessaire à la production de fraises. La ferme cultive exclusivement des fraises de Driscoll’s, une marque de baies haut de gamme. Ces dernières sont sélectionnées génétiquement pour avoir une saveur, une texture et une taille optimales.
Les cultures sont effectuées dans des conditions de croissance dynamique par le biais d’un logiciel contrôlant en temps réel des paramètres tels que la température, la lumière et l’humidité, en fonction des cycles photosynthétiques naturels des plantes. En d’autres termes, plutôt que de les garder allumés de manière permanente, les éclairages sont alternés tout au long de la journée afin de reproduire les conditions de luminosité naturelles des plantes tout en permettant d’importantes économies énergétiques.
La ferme utilise en outre un algorithme d’IA pour analyser quotidiennement plus de 10 millions de points de données, y compris les échanges gazeux photosynthétiques, la transpiration, la croissance des organes, la floraison, etc. Cette surveillance en temps réel permettrait non seulement de réduire de 90 % les besoins en eau, mais élimine également les besoins en pesticides. L’équipe de Plenty utilise en outre une technique de pollinisation améliorée consistant à répartir uniformément un flux d’air contrôlé au-dessus de fleurs de fraisiers. Cette technique serait plus efficace que la pollinisation effectuée par les abeilles et permettrait d’obtenir une uniformité de tailles et de formes de fruits.
Selon l’entreprise, ces techniques sont l’aboutissement de 200 essais effectués pendant près de 6 ans par une équipe de 22 chercheurs internationaux. Les résultats — détaillés dans la revue Frontiers in Science — indiquent que chaque fraisier peut produire jusqu’à 6 kilogrammes de fruits par an, contre 2 kilogrammes au maximum pour ceux cultivés dans des serres.
À terme, la ferme pourrait ainsi assurer une production à grande échelle de 1,8 million de kilogrammes de fraises de grande qualité toute l’année (c’est-à-dire non soumises aux variations saisonnières). « J’ai multiplié le rendement des fraises par trois en modifiant l’environnement et en les [fraisiers] poussant à la limite », indique Gauthier.
Par ailleurs, la production locale et à grande échelle permettrait de réduire considérablement les émissions de carbone de la chaîne d’approvisionnement. Plenty Richmond se situe à une journée de route de plus de 100 millions de consommateurs. Les premières fraises seront disponibles sur le marché local dès début 2025.