Agriculture verticale

[12] « Quinze milliards d'arbres sont abattus chaque année » -

(2015) Cartographie de la densité des arbres à l'échelle mondiale | Nature (tel que cité dans Déforestation et perte de forêts | OurWorldinData)

« La FAO de l’ONU estime que 10 millions d’hectares de forêt sont défrichés chaque année » - (2020) Évaluation des ressources forestières mondiales (cité dans Déforestation et perte de forêts | Our World in Data) :

- Les taux de perte nette de forêts sont souvent estimés à environ 5 millions d’hectares par an : « Entre 2010 et 2020, la perte nette de forêts dans le monde était de 4,7 millions d’hectares par an. Mais les taux de déforestation étaient bien plus élevés. »

« Au moins trois quarts de cela sont dus à l'agriculture - défricher des forêts pour cultiver, élever du bétail et fabriquer des produits comme le papier » - Causes de la déforestation | OurWorldinData :

- On trouve dans la littérature plusieurs estimations de la part de la déforestation due à l'agriculture. Les différences entre ces estimations s'expliquent souvent par la façon dont elles distinguent la déforestation de la dégradation des forêts. L'agriculture est responsable de 70-80 % de la déforestation tropicale - la conversion permanente de terres boisées vers un autre usage. Cette part est un peu plus faible quand on inclut la dégradation, c.-à-d. la perte temporaire de forêt ou la perte permanente de qualité des forêts. Noriko Hosonuma et al. (2012) estiment que 73 % de la déforestation tropicale est due à l'agriculture.

Voir ici et ici pour plus d'informations

(Ici, l’agriculture désigne la production alimentaire terrestre, et exclut donc la pêche, l’aquaculture et les produits non alimentaires)

indique que la production et la consommation alimentaires représentent 26 % des émissions mondiales de GES, réparties comme suit : 24 % pour l'utilisation des terres (8 % pour l'alimentation humaine, 16 % pour l'élevage) ; 27 % pour la production végétale ; 30 % pour l'élevage et les fermes piscicoles (+1 % pour la pêche sauvage) ; 18 % pour la chaîne d'approvisionnement. Cela correspond à environ 20 % des émissions mondiales de GES si l'on exclut les émissions de la chaîne d'approvisionnement après l'exploitation agricole et celles liées à la pêche.

Extrait du résumé original : « En 2015, les émissions du système alimentaire se sont élevées à 18 Gt d’équivalent CO₂ par an dans le monde, soit 34 % des émissions totales de GES. La plus grande part venait de l’agriculture et des activités liées à l’utilisation des terres et au changement d’utilisation des terres (71 %), le reste venant des activités de la chaîne d’approvisionnement : vente au détail, transport, consommation, production de carburant, gestion des déchets, procédés industriels et emballages ».

OurWorldinData explique les différences entre les estimations de [16] & [17] : [17] attribue toute la déforestation mondiale (et le CO₂ associé) à l’agriculture, tout en reconnaissant que seuls 80 % de la déforestation sont réellement dus à l’agriculture (le reste venant de l’expansion urbaine). Cela ramène leur estimation plus près de 23,5 % des émissions de GES avant la chaîne d’approvisionnement, en excluant l’expansion urbaine mais en incluant les émissions liées à la pêche et certains produits non alimentaires. [16] donne une estimation distincte pour les produits agricoles non alimentaires, qui feraient ensemble passer leur total de 26 à 33 %.

En 2017, l'agriculture représentait 20 % des émissions mondiales de CO₂eq liées à l'ensemble des activités humaines, soit 11,1 Gt CO₂eq an^-1. Cela comprenait 6,1 Gt CO₂eq an^-1 (11 %) provenant des activités agricoles liées aux cultures et à l'élevage, et 5,0 Gt CO₂eq an^-1 (9 %) liées à l'utilisation des terres agricoles, surtout à cause de la déforestation et de la dégradation des tourbières.

Les systèmes agroalimentaires représentaient 29,7 % des 53,5 Gt CO₂eq émises en 2022. L’agriculture et le changement d’utilisation des terres associé représentaient respectivement 48 % et 19 % de ce total, soit 19,9 % des émissions mondiales de GES.

2 % de toutes les terres sur Terre - plus précisément les terres cultivées, sur l’ensemble des terres agricoles (37 %) (2021).

indique 14 % de toutes les terres émergées libres de glace sur Terre (2014), tandis que [27] indique 12 % de toutes les terres émergées libres de glace sur Terre (2008) - peut-être dépassé.

cite une estimation datant de 2007, selon laquelle les terres cultivées représentent 12 % de toutes les terres hors Groenland et Antarctique.

Il faut reconnaître que plusieurs entreprises et projets d'agriculture verticale ont fait faillite ces dernières années, et l'évolution de ceux mentionnés ici dans les années à venir reste inconnue. Des analyses ont identifié les raisons principales de ces échecs, notamment des tentatives de se développer trop rapidement ou d'adopter et de présenter des technologies avancées et coûteuses avant d'avoir assuré une base solide sur le plan opérationnel et économique, en privilégiant l'innovation au détriment des fondamentaux agricoles et financiers.

Les difficultés fréquentes comprenaient de forts besoins en énergie, un choix limité de cultures, des rendements surestimés et des stratégies commerciales peu développées. Beaucoup de ces fermes ont misé sur la sophistication technologique au détriment de la simplicité, de l'efficacité et de l'adaptation au marché.

Mais il est important de souligner que ces échecs ne doivent pas être interprétés comme une preuve de la non-viabilité de l'agriculture verticale dans son ensemble. Ils représentent plutôt des revers survenus aux premiers stades du développement d’un domaine émergent. L'agriculture verticale reste un outil prometteur pour renforcer la résilience face au climat et la sécurité alimentaire, surtout en ville et dans les régions où les terres ou l'eau sont limitées. Les leçons tirées des premières erreurs offrent une occasion d'apprendre et des pistes utiles pour guider des approches plus pragmatiques et durables dans les futurs développements.

Voir Autres vidéos « Leçons à tirer » pour des exemples de commentaires.

De récentes études mondiales estiment que les kilomètres parcourus par les aliments représentent environ 19 % des émissions totales du système alimentaire, soit près de 3 Gt de CO₂éq par an ^[79]. Les émissions liées au transport sont particulièrement élevées pour les produits périssables, souvent importés, comme les fruits et légumes, dont les émissions du fret peuvent même dépasser celles de la production.

Alors que des études antérieures centrées sur les États-Unis ^[81] ont montré que le transport ne contribue qu'à 11 % des émissions liées à l'alimentation (la plupart venant de la production), des évaluations mondiales plus récentes indiquent que le commerce international joue un rôle plus important qu'on ne le pensait, surtout dans les pays riches qui importent beaucoup.

Mais passer entièrement à des systèmes alimentaires locaux n'est pas possible partout : seulement 11-28 % de la population mondiale peut répondre à la demande de certaines cultures en s'approvisionnant dans un rayon de 100 km, tandis que plus d'un quart dépend d'aliments qui doivent être transportés sur plus de 1 000 km ^[80]. Cela représente tout de même un volume important d'émissions évitables. Si le commerce mondial reste essentiel pour la sécurité alimentaire, surtout dans les régions moins autosuffisantes, augmenter la part d'aliments produits localement - les cultiver plus près de là où ils sont consommés, surtout dans les pays riches - pourrait éviter des centaines de mégatonnes de CO₂ et rendre les systèmes alimentaires plus résilients.

L’estimation de la densité et de la fréquence de récolte des laitues cultivées en plein champ repose sur des recommandations agronomiques (espacements moyens recommandés au champ) pour les types de laitue courants (à couper, pommée et romaine) :

L’espacement entre les rangs va généralement de 40-80 pouces par planche, avec 2-6 lignes de semis, soit un espacement moyen entre rangs d’environ 37-50 cm.

L’espacement sur le rang varie selon la variété, allant de 23-30 cm pour les pommes complètement développées à 13-15 cm pour les cœurs de romaine. Ces configurations donnent des densités d’environ 6,9-9,7 plantes/m² pour les types de laitue standards et 14-19,6 plantes/m² pour les cœurs de romaine.

Les laitues sont généralement récoltées une fois tous les 3,5-4 mois, selon le climat et la variété, et ne permettent pas d’empilement ni de replantations fréquentes. Mais les récoltes ne sont pas régulières toute l’année - elles demandent parfois seulement ~2-2,5 mois de culture par temps chaud (65-80 jours pour des plantations d’été, jusqu’à 130 jours pour des plantations d’hiver ou de début de printemps).

Nous avons retenu ~9 plantes par mètre carré tous les 4 mois comme repère prudent, dans la moyenne, pour les systèmes agricoles traditionnels. À l’inverse, les fermes verticales peuvent atteindre une productivité bien plus élevée grâce à l’empilement vertical (par exemple 10 niveaux ou plus) et à des cycles de culture plus rapides (par exemple 18-30 jours), permettant des rendements de plus de 600 plantes/m² sur une période comparable de 4 mois.

Ce niveau de rendement est généralement confirmé par d’autres chiffres cités dans la littérature scientifique ^[82-85] (d’autres affirmations du secteur peuvent être trouvées en ligne). Jin et al. (2022)^A ont rapporté que chaque niveau de laitues cultivées verticalement pouvait produire des rendements annuels de 700 kg par m² sous des régimes lumineux optimaux (plusieurs centaines de pommes par m² sur quelques mois, selon le cycle de culture et la taille des pommes). Par ailleurs, une nouvelle approche décrite par Ptak, Wasieńko & Makula (2024)^B a atteint un rendement rapporté équivalant à 597 pommes par m³ dans un système de ferme verticale rotative. Au-delà de l’utilisation efficace de l’espace, ces exemples montrent les possibilités d’améliorer encore les rendements des fermes verticales grâce à une meilleure efficacité d’utilisation de la lumière. Il a été montré que l’éclairage continu permettait une photosynthèse presque constante, mais avec une demande énergétique accrue et des risques de photoinhibition, de stress thermique et de perturbation des processus circadiens chez les plantes^A. À l’inverse, des régimes lumière/obscurité à plusieurs chambres permettent à chaque niveau de culture de recevoir assez de lumière chaque jour tout en économisant des ressources et en réduisant les coûts de fonctionnement et le stress sur les plantes et les équipements. Ces approches semblent prometteuses pour réduire la demande énergétique tout en gardant les avantages de rendement de l’agriculture verticale.

Si « le développement de l’agriculture a amélioré la vie des humains » - en permettant la croissance de la population, des surplus alimentaires et des avancées technologiques - il faut aussi reconnaître les conséquences plus larges sur la santé et la société de la civilisation sédentaire qui a suivi. Elles comprennent une alimentation moins variée que celle des chasseurs-cueilleurs, une transmission accrue des maladies infectieuses à cause d’une plus forte densité de population et de la proximité avec les animaux domestiqués, la stratification sociale et un risque plus élevé de conflits organisés. Ces effets ne sont pas inhérents à l’agriculture elle-même, mais plutôt aux structures sociales apparues avec l’installation permanente.