À quoi pourrait ressembler l'agriculture de demain ?

L’agriculture industrielle assure notre alimentation – du moins dans le monde occidental. Mais elle est aujourd’hui mise à rude épreuve. Entre phénomènes météorologiques extrêmes et pénurie de main-d’œuvre, elle est sous pression. Les coûts liés à l’énergie, au carburant, aux engrais et aux produits phytosanitaires ne cessent de grimper. Les tensions géopolitiques ont aussi des répercussions sur l'approvisionnement de certains produits alimentaires. Et l’agriculture elle-même est devenue un sujet de controverse. Des pratiques agricoles traditionnelles, comme l’utilisation de produits phytosanitaires chimiques ou d’engrais de synthèse, sont de plus en plus remises en question et suscitent de vifs débats. Sur un point, il existe un large consensus : les choses doivent changer. La troisième partie de notre série « Le système alimentaire de demain » explore en détail ce qu’un tel changement implique concrètement.

Agriculture classique, agriculture biologique ou une approche totalement repensée ?

L’agriculture conventionnelle est souvent accusée d’être néfaste à long terme pour l’environnement,  alors que son pendant écologique est jugé plus durable et plus respectueux de la planète. Il suffirait donc de tout miser sur l’agriculture biologique pour sauver la planète, non ? Malheureusement, ce n’est pas aussi simple. Car le choix entre agriculture conventionnelle et agriculture biologique nous confronte rapidement à un dilemme.

Il est vrai que l'agriculture conventionnelle est souvent accusée de jouer un rôle majeur dans la dégradation de l'environnement. Les machines lourdes, les monocultures, les produits phytosanitaires, les engrais et les antibiotiques contribuent à la perte de biodiversité et à la pollution des sols, de l’eau et de l’air. Mais lorsqu’on les compare de près, l’agriculture biologique ne s’en sort pas beaucoup mieux. Des chercheurs ont étudié la question en détail dans une étude de synthèse. Ils y ont comparé 742 systèmes agricoles et plus de 90 types d’aliments. Leur conclusion : l’agriculture biologique consomme certes moins d’énergie, mais elle génère des émissions de gaz à effet de serre comparables à celles de l’agriculture conventionnelle, et la dépasse en matière d’apports en matières nutritives ou d’acidification des sols. Ce résultat s'explique surtout par le fait que l’absence de produits phytosanitaires chimiques et d’engrais de synthèse entraîne des rendements plus faibles. Il faut donc plus de surface en agriculture biologique pour produire la même quantité. Et qui dit plus de terres agricoles dit moins d’habitats naturels et moins de biodiversité.

Il ne s’agit évidemment pas d’affirmer que l’agriculture biologique présente des inconvénients par rapport à l’agriculture conventionnelle. Elle n’offre simplement pas, à elle seule, de solution miracle pour rendre notre modèle alimentaire durable sur le long terme. Et cela nous mène à un autre constat des chercheurs de leur étude : ce n’est pas tellement le choix entre l’agriculture biologique et l’agriculture conventionnelle qui compte le plus. C’est plutôt le type de produit qui fait la différence. En d’autres termes : l’enjeu ne réside pas dans les méthodes agricoles, mais dans les aliments que nous mangeons. Depuis la production des engrais et des semences jusqu’au moment où les produits quittent la ferme, les aliments d’origine végétale présentent l’impact environnemental le plus faible. Les œufs, les produits laitiers et la viande de porc et de volaille occupent une position intermédiaire. Les bovins, en revanche, ont un impact nettement supérieur sur l’environnement. Une petite adaptation de notre régime alimentaire permettrait à l’agriculture biologique de nourrir le monde sans avoir besoin de surfaces supplémentaires. Nous avons montré à quoi pourrait ressembler cette transition protéique dans le deuxième article de notre série, qui est disponible ici :

Mais il existe un second levier pour réduire l’empreinte écologique de l’agriculture : son efficacité.

La robotique et l’IA s’invitent dans les champs et les étables

Plus l’agriculture est précise, moins elle utilise de ressources pour produire une denrée alimentaire. La robotique et l’IA peuvent faire valoir ici tout leur potentiel et devenir un pilier du système d’alimentation de demain. Elles sont ainsi en mesure d’agir directement sur l’origine de plusieurs problèmes. Car plus de précision, c’est moins de produits phytosanitaires, et donc un impact réduit sur la biodiversité autour des champs. Moins d’engrais synthétiques, c’est aussi moins d’apports en matières nutritives dans les cours d’eau. Et un besoin réduit en main-d’œuvre atténue la pression liée à la pénurie de personnel qualifié. L’ensemble de ces facteurs contribue à réduire les coûts de production agricole.

Par rapport aux innombrables robots utilisés dans l’industrie électronique et automobile, les assistants électroniques dans le secteur agroalimentaire occupent encore une place marginale. Mais la situation est en train d'évoluer, au point que certains qualifient déjà l’industrie alimentaire de « nouvelle filière automobile ». Et cette euphorie ne semble pas totalement infondée. Les machines autonomes présentent en effet un potentiel énorme. Un mot-clé qui revient souvent dans ce contexte, c’est l’agriculture de précision. Du temps de nos arrière-grands-mères, des ouvriers agricoles dotés de binettes se tuaient à la tâche pour « désherber manuellement ». Aujourd’hui, un énorme tracteur équipé de buses pulvérise des herbicides chimiques sur les champs. Dans les deux cas, l’objectif a été atteint : les plantes cultivées prennent le dessus sur les mauvaises herbes. Mais de nos jours, il devient difficile de tolérer sans réserve les effets secondaires. Car, aujourd’hui, le marché du travail ne dispose plus d'une main-d'œuvre agricole abondante. Et la biodiversité, également mise à mal par les herbicides, est devenue aujourd’hui une préoccupation majeure.

Des robots de désherbage, pilotés par satellite et opérant en essaims sur les champs, pourraient à l’avenir offrir aux cultures l’espace nécessaire pour se développer, tout en réduisant l’usage de produits chimiques. L’utilisation de robots ne se limite pas à la culture des plantes. Aujourd’hui, il existe déjà des systèmes de traite automatisés assistés par intelligence artificielle qui fonctionnent de manière autonome et analysent en parallèle l’état de santé des animaux à chaque traite.

L'agriculture privée de sol

Depuis longtemps, nos cultures alimentaires ne poussent plus uniquement à ciel ouvert. Partout dans le monde, les serres font partie intégrante de l'agriculture moderne. Mais elles ont leurs limites. Des fraises sous la neige de Tokyo ou de la salade verte sous la chaleur estivale de Daubai ? Avec des serres conventionnelles, cela devient très énergivore. Cultiver des aliments dans les confins de l'humanité, comme les régions polaires ou à l'avenir sur la Lune et Mars ? Probablement pas. Mais il existe aujourd'hui un concept capable d’apporter une contribution à l'alimentation de demain, à savoir l'agriculture verticale. Dans cette méthode, la croissance des plantes est entièrement dissociée des conditions ambiantes. En effet, les fermes verticales sont en grande partie des systèmes fermés. Ils existent déjà sous la forme d'appareils de la taille d'un réfrigérateur pour les particuliers, d'armoires de la taille d'un distributeur de boissons pour les supermarchés ou encore d’entrepôts aussi vastes qu'un centre logistique.

Un point commun, c’est la consommation réduite de ressources par rapport à la culture conventionnelle en plein champ. On peut l'illustrer facilement par l'exemple de l'eau. Selon le système, jusqu'à 98 % de l'eau vitale peuvent être économisés. La méthode fonctionne parce que les plantes ne poussent pas dans le sol. Dans les systèmes hydroponiques, la laine minérale ou un substrat inorganique remplace la terre. Les racines baignent dans une solution riche en nutriments. Dans les systèmes aéroponiques, en revanche, les racines flottent pratiquement dans l'air. Elles sont aspergées d'un mélange d'eau et de nutriments parfaitement dosés. L’ensemble du processus est bien entendu contrôlé par ordinateur.

Étant donné que, dans les deux cas, l'eau ne s'infiltre pas, mais est maintenue dans un circuit fermé, peu d'eau est nécessaire. Il en va de même pour l'engrais, qui est dosé avec précision selon les besoins des plantes. Aucun impact délétère, par exemple sur les cours d'eau, n'est à craindre. Et puisque les conditions environnementales sont rigoureusement surveillées en permanence, l'usage de produits phytosanitaires devient superflu. L'absence de sol implique aussi l'absence de polluants comme les métaux lourds. De plus, la culture sous abri protège la récolte des phénomènes climatiques extrêmes comme les sécheresses, les pluies diluviennes ou les gelées tardives. Tout cela augmente l'efficacité.

Beaucoup de plantes cultivées traditionnellement en plein champ sont aussi adaptées aux fermes verticales. Du moins en théorie. En pratique, des herbes aromatiques et des légumes-feuilles de petite taille sont essentiellement cultivés pour l’instant. Et en termes de goût, d'odeur et de valeurs nutritives, ils sont équivalents aux produits cultivés en extérieur. Et plusieurs autres avantages sont à noter : en effet, les fermes verticales situées au cœur d'une métropole réduisent les distances de transport. Les produits parviennent aux consommateurs avec une fraîcheur exceptionnelle, peuvent être récoltés plusieurs fois par an et allègent la pression sur le secteur des transports. Mais tout cela a aussi un coût. Au sens propre du terme. Car ce ne sont pas seulement les coûts de départ qui représentent un obstacle majeur. Les coûts courants – notamment ceux liés à l'énergie – pèsent aussi lourdement sur les marges. En effet, même les lampes les plus modernes consomment de l’électricité et doivent aussi être refroidies. Et la récupération de l'eau consomme aussi de l'énergie. Pour l’instant, seuls certains produits haut de gamme, tels que les herbes aromatiques, les fruits rouges ou les fleurs comestibles, rendent ce modèle viable.

L'IA sait ce qu’il reste des repas

Les algorithmes capables de traiter d'immenses volumes de données et de résoudre en un temps record des tâches qui nous demandent des efforts considérables sont en vogue. Nous parlons d’« intelligence artificielle », même si les outils en question sont encore loin d’être réellement intelligents. Ils peuvent néanmoins s’avérer très utiles, y compris pour le système alimentaire de demain. Car, tout au long du parcours des denrées alimentaires, du champ jusque dans nos assiettes, d'immenses volumes de données sont générés. Et dans ce vaste volume de données se trouve un début de réponse à un problème majeur auquel notre système alimentaire est confronté, à savoir le gaspillage alimentaire. Au Luxembourg, le gaspillage alimentaire s’élevait à 128 kg par personne, soit 79 406 tonnes au total en 2022. Nous avons déjà évoqué dans le premier article de notre série « L’alimentation de demain » l’ampleur préoccupante du gaspillage alimentaire.

Les solutions proposées ici ont généralement un point commun : elles reposent sur une planification anticipée.

Citons en guise d’exemple la poubelle intelligente. Tout ce qui y est déposé est automatiquement enregistré. Ce système est conçu pour la restauration, où les assiettes à moitié vides, les plats préparés non utilisés et les restes de buffet font gonfler jour après jour le volume de déchets. L'idée derrière les poubelles intelligentes est la suivante : quand on sait quels aliments finissent à la poubelle, on peut en tenir compte lors de la planification. Si, par exemple, la moitié des pommes de terre qui accompagnent l’escalope reste régulièrement sur l’assiette, on en réduit la quantité. Si le lundi, moins de plats sont consommés que les autres jours de la semaine, on adapte les quantités préparées en début de semaine. Et si de grandes quantités du buffet finissent à la poubelle, on essaie d’éviter de le réapprovisionner juste avant la fin du service.

Les pertes alimentaires ne surviennent pas seulement au moment de la consommation. Il arrive souvent que les quantités produites soient supérieures à celles vendues. C’est particulièrement problématique pour les denrées périssables, par exemple le pain et les petits pains  livrés chaque jour dans les points de vente des grandes chaînes de boulangerie. D'après les calculs du WWF de 2019, plus d'un demi-million de tonnes de produits de boulangerie sont renvoyées chaque année des points de vente au siège en Allemagne, avant de terminer dans des usines de biogaz, en nourriture animale ou à la poubelle. Pour produire les ressources nécessaires, il faudrait théoriquement 140 000 hectares de terres agricoles. C’est plus de la moitié de la superficie du Luxembourg. Une bonne planification peut donc aider à préserver des ressources précieuses. Aujourd'hui, cette tâche peut déjà être assurée par un logiciel. L'apprentissage automatique est le maître mot dans ce contexte. En effet, les données collectées automatiquement par les systèmes de caisse servent à entraîner un algorithme. Ce dernier identifie alors des tendances dans les ventes et peut anticiper les quantités nécessaires pour les prochains jours.

Conclusion

La nouvelle économie alimentaire s’est donné pour mission de révolutionner l'industrie alimentaire. Grâce aux robots, à l'intelligence artificielle, à l'agriculture verticale et à bien d'autres innovations, elle souhaite s’attaquer aux problèmes les plus pressants de notre système alimentaire actuel. Ces perspectives sont très prometteuses. Mais, il convient de ne pas perdre de vue une chose essentielle : l’alimentation fait partie intégrante de la culture humaine. Et l’agriculture traditionnelle en est le fondement. Une tradition développée pendant de longues années est aujourd'hui mise à l'épreuve par la culture typique des start-up. Le grand défi consiste donc à concilier tradition et rupture.

Dans le dernier article de notre série, nous examinons comment les fleuves, les lacs, les océans, mais aussi les habitats aquatiques artificiels pourraient devenir des pièces maîtresses du système alimentaire de demain.

Auteur : Kai Dürfeld (für scienceRELATIONS - Wissenschaftskommunikation)
Édition : Michèle Weber, Gideon Giesselmann (FNR)
Traduction : Nadia Taouil (www.t9n.lu)