Ce n’est un secret pour personne : la population mondiale connaît une croissance fulgurante.

En effet, d’ici 2050, la population mondiale devrait atteindre 9,7 milliards de personnes (Source : Nations Unies). Une population croissante entraîne une hausse de la consommation. L’un des enjeux les plus importants auxquels le monde est confronté aujourd’hui est l’insuffisance de la production alimentaire, un problème qui ne cesse de s’aggraver. Au cours des 40 dernières années, le monde a perdu un tiers de ses terres cultivables en raison de l’érosion ou de la pollution (Source : The Guardian). Parallèlement, la crise climatique actuelle engendre des conditions climatiques imprévisibles, ce qui complique la pratique de l’agriculture traditionnelle.

Mais que se passerait-il s’il existait un moyen de produire des aliments à l’intérieur, à l’abri des conditions climatiques difficiles, tout en augmentant les rendements alimentaires ?

Une tendance émergente pourrait bien offrir une réponse : l’agriculture verticale.

Qu’est-ce que l’agriculture verticale ?

L’agriculture verticale est une pratique agricole intérieure qui consiste à produire des aliments sur des surfaces inclinées verticalement, contrairement à l’agriculture horizontale traditionnelle pratiquée en extérieur. L’empilement de plusieurs couches de culture permet aux agriculteurs d’obtenir un rendement alimentaire beaucoup plus élevé pour une même superficie de terrain (Source : Eden Green).

Imaginez cela comme les gratte-ciel dans les villes. Plutôt que de construire des résidences horizontalement sur le terrain, on construit vers le haut, avec des appartements et des condos.

Ces couches de cultures sont intégrées dans divers espaces uniques, comme des conteneurs maritimes, des gratte-ciel, des entrepôts et des serres. Essentiellement, des espaces qui ne conviennent pas à l’agriculture traditionnelle.

Les cultures les plus populaires sont les légumes-feuilles, comme la laitue, la bette à carde, le chou frisé, le chou, et bien d’autres. En effet, 57 % des fermes intérieures produisent des légumes-feuilles (Source : Light Science Tech). Ces légumes-feuilles sont très demandés, ont un cycle de production rapide et sont faciles à cultiver. Parmi les autres cultures populaires en agriculture verticale, on trouve les herbes aromatiques, les micropousses et les fruits tendres comme les fraises.

La beauté de l’agriculture verticale réside dans la maîtrise des conditions de culture. Les fermes verticales utilisent divers types de technologies pour contrôler et surveiller les éléments de la ferme intérieure, comme la température, l’humidité et la lumière. Cependant, certains de ces aspects ne sont pas faciles à gérer. Les fermes verticales exigent un contrôle précis de ces éléments; autrement, elles perdent en rendement. Les technologies modernes de l’agriculture intelligente, comme l’intelligence artificielle (IA) et l’internet des objets, sont utilisées pour mesurer et contrôler avec précision l’environnement de la ferme.

L’agriculture intelligente grâce à l’IA et à l’internet des objets

L’agriculture intelligente fait appel aux technologies modernes de l’information et de la communication pour accroître la quantité et la qualité de la production agricole. L’agriculture intelligente permet également d’optimiser la main-d’œuvre nécessaire à la production des cultures (Source : IoT For All). Des technologies telles que l’internet des objets, l’IA, la robotique et les drones sont désormais utilisées dans le secteur agricole afin de rendre les processus plus efficaces et d’accroître la productivité. La technologie constitue essentiellement l’épine dorsale de l’agriculture verticale.

Dans les fermes verticales, les cultures sont produites dans un environnement simulé, créé et maintenu grâce à la technologie. De nombreuses fermes verticales font appel à des solutions basées sur l’internet des objets afin d’assurer une surveillance et un contrôle adéquats des nutriments, de l’irrigation, de la lumière et de l’eau (Source : Infosys). L’internet des objets représente un avantage considérable, car il permet d’automatiser les processus grâce à des capteurs et à la robotique, réduisant ainsi le recours à la main-d’œuvre humaine. Les technologies de l’internet des objets permettent également aux agriculteurs de recueillir des données sur leurs cultures et leurs processus de croissance. Les données recueillies fournissent l’information nécessaire pour tester et améliorer les rendements des cultures.

L’intelligence artificielle est également mise à contribution dans l’agriculture verticale. L’IA est souvent configurée pour recevoir les données recueillies par les dispositifs de l’internet des objets afin de contribuer au contrôle de la production alimentaire et à la surveillance de la consommation d’eau, de la lumière et de la température ambiante de l’environnement de culture (Source : Inceptive Mind). Grâce à leur intégration avec des capteurs, les solutions basées sur l’IA peuvent contrôler les opérations en temps réel, détecter les irrégularités et apporter des ajustements pour améliorer les conditions à la volée.

Mais l’IA va au-delà de l’augmentation de la production; elle touche également au perfectionnement de la qualité des cultures. Fifth Season, une ferme verticale basée à Pittsburgh, combine le big data et l’IA pour créer des recettes de culture optimales déterminant la meilleure saveur pour ses plantes (Source : Forbes). En s’appuyant sur l’IA, l’entreprise ajuste la saveur ciblée de ses cultures en utilisant différentes combinaisons d’éclairage et de nutriments. Les intrants des cultures sont modifiés afin d’altérer le sucré, le piquant, l’amertume, la texture, et bien plus encore.

Les avantages de l’agriculture verticale

Il existe de nombreux avantages à l’agriculture intérieure qui ne se retrouvent pas dans l’agriculture traditionnelle.

Une production fiable, toute l’année

Sans doute le plus grand avantage de l’agriculture verticale est qu’elle ne dépend pas des conditions météorologiques. Les conditions climatiques extrêmes et défavorables affectent la qualité et la quantité des récoltes, ce qui représente un inconvénient considérable pour l’agriculture traditionnelle. Cela est particulièrement vrai pendant les mois d’hiver dans les pays nordiques comme le Canada, la Russie et le nord des États-Unis. Les fermes verticales assurent une production continue tout au long de l’année grâce à un environnement protégé et surveillé, offrant un rendement reproductible et programmable (Source : Horti Daily). Les fermes verticales permettent également de réduire les délais de récolte et d’améliorer les rendements des cultures sans compromettre la qualité.

Une consommation d’eau réduite

Les fermes verticales utilisent nettement moins de ressources que les fermes traditionnelles, ce qui en fait une solution respectueuse de l’environnement. En moyenne, les fermes verticales consomment entre 80 % et 99 % moins d’eau que les fermes conventionnelles (Source : Planet Renewed). Cela s’explique par le fait que les fermes intérieures utilisent la technologie pour contrôler l’environnement de culture. Comme les cultures se trouvent à l’intérieur et que l’humidité est étroitement surveillée, moins d’eau est perdue par évaporation. Les fermes verticales recyclent également l’eau non utilisée ou évaporée par les cultures (Source : Planet Renewed). L’excédent d’eau est réinjecté dans le cycle de production et utilisé pour d’autres cultures de la ferme.

La conservation de l’eau est essentielle pour préserver l’environnement. L’eau douce n’est pas une ressource illimitée; moins nous en consommons, mieux c’est pour la planète.

Une réduction des besoins en terres et en transport

Les fermes verticales nécessitent également moins de terres pour produire des rendements de cultures équivalents à ceux des fermes traditionnelles. Cela a un effet positif sur l’environnement. On estime que près de 80 % de la déforestation mondiale est attribuable à la production agricole (Source : Vertical Farming Planet). Une augmentation du nombre de fermes verticales permettrait aux terres autrefois utilisées pour l’agriculture de retrouver leur biodiversité et leurs écosystèmes naturels.

Un autre effet environnemental positif de l’agriculture verticale est la réduction des besoins en transport des produits. Comme les fermes verticales sont généralement situées à proximité des zones urbaines, les produits passent de la ferme aux étagères de l’épicerie en quelques heures seulement (Source : Vertical Farming Planet). Les distances plus courtes entre la ferme et l’épicerie permettent de réduire les émissions de GES liées aux longs processus de transport et garantissent des produits frais pour les consommateurs.

Un rendement élevé sur une petite surface

Les fermes verticales produisent des rendements de cultures accrus par acre par rapport aux fermes traditionnelles. Cela s’explique en partie par l’empilement vertical des cultures combiné au contrôle de l’environnement. Les fermes verticales empilent les cultures en hauteur, dans des plateaux ou des tours, ce qui permet une production alimentaire accrue sur une plus petite superficie de terrain (Source : Eden Green). Cela signifie que des dizaines de plants peuvent être cultivés dans le même espace qu’une seule plante en agriculture traditionnelle. En maximisant l’espace utilisé pour la culture, on assure un rendement plus élevé pour la ferme.

Les fermes verticales réduisent également considérablement le risque de perte de récoltes, un enjeu majeur pour les fermes traditionnelles. Les conditions météorologiques extrêmes, la pollution et les ravageurs sont tous évitables grâce à l’agriculture intérieure. En effet, entre 20 % et 40 % des cultures extérieures sont perdues chaque année en raison des maladies, des ravageurs et des mauvaises herbes, et une part encore plus importante est perdue en raison des crises climatiques (Source : APS). Sans ravageurs, un environnement d’agriculture intérieure contrôlé constitue une véritable assurance contre les pertes massives de récoltes.

Les inconvénients de l’agriculture verticale

Parmi les nombreux avantages de l’agriculture verticale, on trouve également certaines limites.

Une consommation d’énergie et des coûts élevés

Une limite importante est la forte consommation d’énergie nécessaire au fonctionnement d’une ferme verticale. Les cultures intérieures doivent recevoir la quantité de lumière adéquate pour bien pousser, tout comme elles le feraient à l’extérieur. L’agriculture traditionnelle repose sur la lumière du soleil, tandis que l’agriculture intérieure repose généralement sur l’éclairage DEL pour créer l’environnement idéal à la croissance des plantes. Or, l’éclairage DEL est coûteux et énergivore. En effet, avec des lumières fonctionnant de 12 à 18 heures par jour, la consommation d’énergie liée à l’éclairage DEL représente de 50 à 65 % des dépenses énergétiques d’une ferme verticale (Source : Hortibiz) — un coût élevé pour les fermes qui souhaitent se tourner vers la production intérieure. De plus, cette forte consommation d’énergie des fermes verticales a des répercussions négatives sur notre planète.

Cela dit, il existe des solutions au problème de la consommation d’énergie. L’utilisation de serres en verre plutôt que d’entrepôts sombres constitue une meilleure façon de réduire les dépenses liées à l’éclairage DEL. En profitant de la lumière du soleil, les fermes intérieures peuvent réduire leur consommation d’énergie de 90 % par rapport aux fermes utilisant exclusivement des DEL (Source : Eden Green). Certaines fermes verticales, comme Eden Green Technology, utilisent l’IA et l’internet des objets pour contrôler la quantité d’énergie dépensée et la réduire au strict nécessaire pour chaque plante.

Une dépendance excessive à la technologie

Même si les technologies agricoles progressent rapidement, l’agriculture verticale demeure fortement dépendante d’équipements et de technologies spécifiques. La plupart des fermes verticales s’appuient sur l’internet des objets et l’IA pour surveiller et contrôler l’environnement de la ferme afin d’assurer une croissance optimale des cultures. Cela comprend la surveillance des niveaux d’humidité, un éclairage adéquat et des niveaux de température appropriés (Source : Sensorex). Si la ferme venait à perdre l’alimentation électrique, ne serait-ce que pendant quelques jours, les pertes de récoltes seraient considérables. Toute ferme envisageant de se tourner vers l’agriculture verticale doit donc s’assurer de pouvoir alimenter ses technologies de façon autonome en cas de panne prolongée.

Un manque de financement nécessaire

La croissance du secteur de l’agriculture intérieure au Canada est insuffisante, et nous accusons un retard par rapport au reste du monde. La principale raison est le manque de financement de la part des gouvernements et des grands investisseurs pour soutenir la croissance de l’industrie et faire progresser les technologies essentielles à l’agriculture verticale (Source : Vertical Farm Daily). L’essor de l’agriculture intérieure est encore relativement récent, et bon nombre de personnes demeurent incertaines quant à ses avantages ou aux technologies qui la rendent possible. Le Canada possède un excellent potentiel pour devenir un chef de file mondial dans le secteur de l’agriculture intelligente, mais un soutien solide est nécessaire pour y parvenir.

L’avenir de l’agriculture : sera-t-il vertical ?

Nous avons vu les avantages et les limites de l’agriculture verticale, mais comment se compare-t-elle aux méthodes traditionnelles? À quoi ressemblera l’avenir de l’agriculture ?

L’agriculture verticale remplacera-t-elle l’agriculture traditionnelle ?

Peu de choses ont changé du côté des pratiques agricoles traditionnelles. Les agriculteurs continuent de s’appuyer sur des systèmes de connaissances, des équipements standards, des ressources naturelles et des engrais organiques pour cultiver et récolter leurs cultures (Source : Learn Vertical Farming). Cependant, à mesure que la demande alimentaire augmente et que les changements climatiques transforment le monde qui nous entoure, les méthodes d’agriculture traditionnelle doivent gagner en efficacité et intégrer davantage de technologie.

L’industrie agricole a déjà adopté des machines avancées qui contribuent à accroître l’échelle, la vitesse et la productivité des équipements agricoles, menant à une culture des terres plus efficace. Toutefois, la transformation technologique ne peut pas s’arrêter là. L’industrie agricole doit continuer à faire progresser ses technologies en tirant parti des données et de la connectivité. Cela comprend l’utilisation de l’IA, de l’analyse de données et de capteurs connectés (internet des objets) afin d’accroître davantage la productivité et de favoriser la durabilité (Source : McKinsey).

L’agriculture extérieure traditionnelle ne sera pas entièrement remplacée par l’agriculture intérieure à l’avenir. Il s’agit d’une pratique essentielle aux chaînes d’approvisionnement alimentaire mondiales, qui demeurera la principale source de production alimentaire. Cependant, les pratiques agricoles traditionnelles doivent continuer à évoluer avec la technologie afin d’assurer des rendements élevés pour accroître les profits et adopter des pratiques agricoles durables pour lutter contre les effets des changements climatiques.

Agriculture verticale et agriculture traditionnelle : les principales différences

Les fermes verticales produisent un rendement plus élevé par acre de terrain, utilisent nettement moins de ressources, sont respectueuses de l’environnement et permettent de cultiver des aliments toute l’année, peu importe les conditions météorologiques.

En revanche, les fermes verticales ne peuvent pas produire la même variété de cultures que les fermes traditionnelles. Il sera peut-être un jour possible d’élargir la variété des cultures produites à l’intérieur, mais pour l’instant, les fermes conventionnelles offrent une bien plus grande diversité alimentaire. Les fermes verticales dépendent également fortement de technologies coûteuses, ce qui entraîne des coûts de démarrage élevés et une dépendance envers la performance des équipements. De plus, les fermes verticales peinent aujourd’hui à obtenir du financement et du soutien de la part des gouvernements et des investisseurs, alors que l’agriculture traditionnelle est bien établie et bénéficie déjà de programmes de financement reconnus.

Comme vous pouvez le constater, l’agriculture verticale et l’agriculture traditionnelle présentent toutes deux de nombreux avantages. L’avenir de l’agriculture reposera sur ces deux méthodes, qui offrent chacune de précieux atouts pour la production alimentaire.

Aucune des deux méthodes n’est meilleure que l’autre.

Les deux formes d’agriculture sont nécessaires pour lutter contre la crise climatique et nourrir une population croissante. La popularité de l’agriculture intérieure ne cesse de croître à mesure que les gens en découvrent les avantages. Le marché de l’agriculture verticale au Canada devrait atteindre 1,53 milliard de dollars d’ici 2025, une hausse considérable par rapport aux 94,1 millions de dollars enregistrés en 2016 (Source : Stat Investor).

Ce qu’il importe surtout de retenir, c’est que l’agriculture traditionnelle et l’agriculture verticale adoptent toutes deux rapidement les technologies numériques. Des technologies avancées comme le big data, l’IA et l’internet des objets rendent les processus agricoles plus efficaces et performants, peu importe le type de ferme. La technologie contribue également à rendre les deux types d’agriculture plus respectueux de l’environnement, un enjeu essentiel pour l’avenir de notre planète. Il est crucial que l’agriculture traditionnelle et l’agriculture verticale continuent d’adopter les technologies numériques de manière durable afin que l’industrie agricole soit prête à affronter l’avenir.

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À propos de l'auteur

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Sasha Moonilal est rédactrice de contenu stagiaire en marketing chez CENGN (automne 2021) et étudiante en communications à l’Université d’Ottawa. Elle se passionne pour la création de contenu percutant et la collaboration avec des personnes très motivées et créatives. Dans ses temps libres, Sasha aime danser, cuisiner et lire.

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