Utiliser l’air et l’énergie solaire pour produire de la nourriture

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Un bioréacteur de la société Solar Food. | Solar Food

À l’heure actuelle, les cultures agricoles conventionnelles occupent de grands espaces de terre, entraînant une déforestation continue et un impact négatif sur l’environnement via le rejet de gaz à effets de serre et d’engrais chimiques. Pour contourner ce problème, des chercheurs ont montré qu’il était possible d’utiliser le dioxyde de carbone (CO2) de l’air et l’énergie solaire afin d’obtenir une biomasse microbienne alimentaire pouvant nourrir humains et animaux.

Partout dans le monde, les forêts sont abattues pour faire pousser du soja riche en protéines pour nourrir les animaux. L’utilisation de l’énergie solaire pour transformer le dioxyde de carbone en produits chimiques pour la croissance de bactéries pouvant être consommées — de la nourriture provenant de l’air — nous permettrait de produire autant de protéines que nous en obtenons actuellement à partir de cultures de base, y compris le soja.

« Cela pourrait avoir des impacts très bénéfiques sur l’environnement. Si vous avez 10 kilomètres carrés de champs de soja en Amazonie, vous pourriez hypothétiquement fabriquer ce kilomètre carré de panneaux solaires et reboiser les neuf autres », déclare Dorian Leger de l’Institut Max Planck de physiologie moléculaire des plantes en Allemagne. Idéalement, la production alimentaire serait déplacée vers des zones qui ne sont pas des points stratégiques de la biodiversité.

Utiliser le CO2 et l’énergie solaire pour produire une biomasse microbienne alimentaire

L’idée de « la nourriture à partir de l’air » est d’utiliser l’énergie renouvelable pour capturer le carbone directement dans l’air et le transformer en un composé simple, tel que le formiate, dont les bactéries peuvent se nourrir.

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Plusieurs entreprises tentent de commercialiser des aliments provenant de l’air. Par exemple, Solar Foods of Finland a pour objectif de mettre en service une usine de démonstration en 2023. Certains des processus impliqués sont déjà établis. Une entreprise appelée Calysta produit déjà des aliments pour animaux à base de bactéries nourries au méthane, mais le méthane est dérivé de sources fossiles.

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Schéma de la méthode utilisée pour convertir l’énergie solaire et le CO2 en alimentation microbienne. © Dorian Leger et al. 2021

Alors que toutes les technologies nécessaires pour transformer l’air en aliments en utilisant l’électricité existent maintenant, il y a eu un débat sur la façon dont cela se comparerait à l’agriculture conventionnelle en termes de rendements et d’utilisation des terres. Leger et ses collègues ont donc effectué l’analyse la plus détaillée à ce jour, basée dans la mesure du possible sur des données empiriques.

Par exemple, alors que les panneaux solaires peuvent transformer 20% de l’énergie lumineuse en électricité, dans la pratique, les fermes solaires ont tendance à ne capter que 5% de l’énergie disponible, car toutes les terres ne sont pas couvertes de panneaux solaires, etc. Pour l’agriculture conventionnelle de cultures telles que le soja, la canne à sucre, le riz et le blé, l’équipe a utilisé des rendements moyens dans 180 pays de 2017 à 2019.

Une méthode bien plus avantageuse que la culture agricole traditionnelle

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La conclusion de l’équipe est que par superficie de terre, plus de 10 fois plus de protéines pourraient être produites via ce procédé par rapport à la culture du soja. Le soja est la culture de base la plus riche en protéines et est largement utilisé comme aliment pour animaux. Dans des endroits comme l’Amazonie, de plus en plus de terres sont déboisées pour faire place à des fermes de soja et des ranchs de bétail, nuisant à la faune et libérant du dioxyde de carbone. La croissance des cultures bioénergétiques augmente également la demande de terres et entraîne ainsi la perte d’habitats.

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Schéma comparant l’occupation des terres, l’organisation des terres et la production de protéines entre la biomasse microbienne (gauche), les cultures de canne à sucre (centre) et les cultures de soja (droite). © Dorian Leger et al. 2021

Par superficie de terre, le processus pourrait également produire des aliments avec au moins deux fois la valeur calorique des cultures telles que le maïs, le blé et le riz, conclut l’étude. « Pouvons-nous faire mieux que ce que les cultures peuvent faire après des millions d’années d’évolution et de reproduction ? Notre analyse indique que c’est possible », dit Leger.

Les cultures de base convertissent généralement moins de 1 % de l’énergie solaire en biomasse récoltée. Les nombreuses raisons à cela incluent le fait que les plantes exploitent moins le spectre solaire, peuvent être endommagées par un excès de lumière et doivent équilibrer la capture du dioxyde de carbone avec les pertes d’eau. De plus, seule une petite partie de la plupart des plantes cultivées est comestible et la plupart ne poussent pas en hiver. À mesure que les technologies s’améliorent, les rendements alimentaires de l’air pourraient encore s’améliorer, conclut Leger.

Sources : PNAS

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