Technologies pour les cultures complexes

L'agriculture verticale pour la production alimentaire

L'agriculture verticale a connu un boom d'investissement dans les années 2010, avec des projets agricoles à grande échelle florissant près des grands centres urbains aux États-Unis, dans l'UE, en Asie et au Moyen-Orient. Ces usines et fermes de conteneurs ont démontré la capacité de la technologie à fournir des légumes ultra-frais – herbes et salades, pour la plupart – toute l'année, sans pesticides, tout en minimisant l'empreinte sur le sol et l'utilisation de l'eau. Pourtant, le secteur souffre d'un équilibre économique fragile, en adressant un marché traditionnellement à volume élevé et faible marge.

Des projets de production alimentaire en dehors des légumes-feuilles voient le jour – principalement fruits rouges ou tomates – mais ils restent pour la plupart au stade expérimental ou s'adressent à des marchés très haut de gamme. Ce n'est pas surprenant : il existe un fossé technique et d'expertise entre la culture de plantes à feuille, où l’objectif est la production de biomasse brute et la photosynthèse le seul facteur clé à maîtriser, et les cultures plus complexes. En effet, ces dernières font appel à des mécanismes physiologiques subtils et spécifiques qui révèlent de nouveaux défis, tant techniques que par l'expertise agronomique requise.

Aborder ces nouvelles cultures avec les mêmes méthodes et techniques qui ont fait leurs preuves dans la production de légumes-feuilles est voué à l’échec. Les projets qui démontrent des résultats dans la culture de baies ou de tomates sont ceux qui remettent en question autant les solutions d'ingénierie que les pratiques de l'industrie.

Alors, qu'est-ce qui rend difficile ces cultures complexes ? Quels sont les défis à surmonter pour assurer le succès de la culture de plantes à fleurs et autres cultures sophistiquées ? Et, enfin, quels sont les avantages et les opportunités pour ceux qui adoptent les bonnes solutions techniques ?

Le contrôle de la croissance

Au niveau le plus élémentaire, les plantes ont besoin d'un environnement approprié pour leur développement. Un climat adapté, une source de lumière et un accès aux nutriments nécessaires. Les solutions traditionnelles de CEA (Controlled Environment Agriculture) regroupent des équipements fournissant ces ressources et les systèmes de contrôle permettant d’automatiser l'ensemble du processus de croissance. Une unité HVAC gère le climat (température et humidité relative), l’éclairage LED remplace la lumière du soleil et les injecteurs de CO₂ et de nutriments apportent à la plante les intrants dont elle a besoin.

Pour les produits simples qui ne nécessitent qu'une croissance végétative – c'est-à-dire la croissance des feuilles, des tiges et des racines – comme les salades ou les herbes, découvrir les paramètres et les reproduire dans une ferme verticale est désormais un problème résolu. Les paramètres optimaux de l'environnement sont soit bien documentés dans la littérature, soit faciles et rapides à découvrir (les cultures sont généralement courtes, permettant une rotation rapide). Ces plantes s'adaptent également assez bien à des paramètres sous-optimaux, tant qu'ils restent dans une fourchette approximative autour de la plage cible. En d'autres termes, si vous donnez aux plantes suffisamment de chaleur, de lumière et de nutriments, les feuilles pousseront jusqu'à ce que les plantes soient suffisamment mûres pour être cueillies et expédiées pour la consommation.

Les défis des plantes complexes

Tout comme la culture et l'entretien des rosiers dans un jardin nécessitent une expertise différente de la plantation de salades, la culture de plantes plus complexes dans des environnements contrôlés nécessite un changement de perspective et de technique – et un matériel différent.

Les plantes à fleurs, par exemple, ne peuvent s'épanouir avec seulement de la croissance végétative ; une fois que la plante a construit suffisamment de feuilles, elle doit entrer dans une phase dite générative, où la plante dirige son énergie vers la production de fleurs plutôt que vers davantage d'expansion des feuilles. Le climat et le sol des cultures florales endogènes leur confèrent un changement naturel de phase de croissance, au fil des saisons : une exposition lumineuse différente au fur et à mesure que les jours s'allongent, ainsi qu'un climat et un taux de précipitation qui évoluent dans le temps. Émuler ce changement de phase est nécessaire pour réussir à faire pousser ces fleurs dans un environnement contrôlé.

C'est là que cela devient délicat : alors que la croissance végétative ne nécessite que des conditions approximatives telles que la température ou la lumière au sein d'une plage connue et bien gérée par le matériel typique d'agriculture indoor, le stade génératif est plus exigeant ; autant en termes de précision que de spécificité, selon le type de plante et le cultivar cible. Aussi, chaque paramètre spécifique à cibler n'est souvent pas documenté, et sa découverte prend davantage de temps : les cycles de croissance sont plus longs, moins d'expériences peuvent être faites dans un laps de temps et un espace de culture donnés.

Nous effleurons là le problème, pour les plantes à fleurs seulement, et pour les parties les plus simples de leur recette de croissance.

Maintenant, répétez l'opération pour toutes les génétiques de culture, pour les plantes à fleurs, les plantes à fruits, la production de racines, les plantes semi-aquatiques ou celles qui prospèrent dans les climats extrêmes, qu'ils soient alpins ou tropicaux… La diversité est stupéfiante, et nous nous donnons pour mission avec Orius de fournir la technologie nécessaire pour supporter cette hétérogénéité. Nous concevons notre portefeuille de produits autour des scénarios les plus extrêmes, et effectuons des projets de recherche en conduite de culture pour proposer à nos clients des protocoles d'orientation ou des recettes clés en main pour le développement d'actifs.

Au-delà de la croissance, cultiver des ingrédients

La médecine et les produits de soins à base de plantes sont millénaires et profondément ancrés dans l'histoire humaine. Récemment, le mouvement clean beauty et un regain d'intérêt pour la phytothérapie ont stimulé la demande d'ingrédients d'origine naturelle, utilisés pour formuler ces produits. Pendant ce temps, l'approvisionnement en matière première – c'est-à-dire les plantes matures prêtes à l'emploi – pour créer de tels ingrédients est devenu plus complexe pour ces industries. Les productions sont dépendantes du climat et de la météo. La pandémie et le contexte géopolitique ont apporté leur lot de complexité, en plus de coûts de transport déjà élevés et d'opérations complexes. Pendant ce temps, l'agriculture de précision en environnement contrôlé est devenue une alternative viable et peut désormais fournir une production locale et prédictible, libérée du transport à base de pétrole.

Chez Orius, la production de matière première pour les ingrédients est notre phare, et nous ne pouvons tout simplement pas nous arrêter à la mesure de la production de biomasse par mètre carré. Avec le niveau de précision que notre technologie permet, nous sommes en mesure de maîtriser les mécanismes physiologiques au cœur des plantes pour maximiser la production de métabolites secondaires cibles, utilisés pour la production de médicaments et de cosmétiques d'origine naturelle. Nous voulons faire de la plante un hôte spécialisé pour la production de composés actifs.

En agissant sur les mécanismes physiologiques, nous pouvons booster la concentration moléculaire du composé cible, et délivrer une matière première pensée pour sa finalité : la production de médicaments ou d'actifs cosmétiques.

Restez à l'écoute, nous explorerons ce sujet en profondeur dans un autre article et découvrirons les secrets des plantes qui sont en jeu. Nous présenterons également en détail nos systèmes de culture en environnement contrôlé et montrerons en quoi ils diffèrent et surpassent la technologie conçue pour les légumes-feuilles.