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Analyse

Des fermes verticales pour nourrir les villes

New York, Chicago, Montréal, Singapour, Zurich… Des fermes d’un nouveau genre apparaissent au cœur des villes et avec elles, les premiers fermiers High-Tech.
Projection de la porte d'Aubervillier dans le 19ème arrondissement de Paris en 2050 / VINCENT CALLEBAUT ARCHITECTURES -WWW.VINCENT.CALLEBAUT.ORG

Ferme verticale, un concept, des réalités

En 2050, la population mondiale se sera accrue de plus de trois milliards d’êtres humains et plus de 80% de la population mondiale résidera dans des centres urbains. Si les techniques d’agriculture et les modes de consommation restaient inchangés, c’est un nouveau territoire, plus grand que le Brésil, qu’il faudrait déforester afin de pouvoir nourrir la population.
La prédiction est signée Dickson Despommier, enseignant à l’université de Columbia à New-York et inventeur des fermes verticales.

Le concept de ferme verticale

Produire plus sur un espace restreint, voilà tout l’enjeu des fermes verticales. A l’image des gratte-ciels, inventés  au 19ème siècle pour répondre au besoin de logements urbains liés à l’explosion de la population, le professeur Dickson Despommier et ses élèves imaginent dès 1999 des fermes urbaines nichées dans des tours transparentes, les Farmscrapers.
 
Quinze années plus tard, l’idée farfelue du professeur a fait du chemin. Les architectes sont de plus en plus nombreux à intégrer dans leurs projets ces fermes verticales spectaculaires, au premier rang desquels figure l’architecte Vincent Callebaut (illustration ci-dessus).
 
Image du projet de la tour ferme verticale de Plantagon à Linköping en Suède
Tour Plantagon à Linköping en Suède CC BY 3.0 by Plantagon. Illustration: Sweco



Les projets de Farmscrapers sont nombreux mais les réalisations tardent encore. Le premier Farmscraper à sortir de terre devrait être la tour Suédoise de la société Plantagon. La construction de cette ferme verticale dans la ville de Linköping débutera à la fin de l’année.

Aujourd'hui, plusieurs fermes verticales sont en activité, mais derrière le concept coexistent des réalités très différentes et pour certaines, moins séduisantes que les tours transparentes de Plantagon, ou les dessins futuristes de Vincent Callebaut.  

Les fermes containers

Au Japon où la densité de population est très forte et les zones agricoles réduites, les fermes urbaines sont légions. On en compterait plus de cent cinquante. La récente catastrophe nucléaire de Fukushima a intensifié le développement de ces fermes confinées garantes de la sécurité alimentaire du pays.

Oubliez les tours de verre, c’est à l’intérieur de containers opaques et stériles que les laitues poussent à la lumière des LED, 24 heures sur 24. Les groupes Japonais tels Fujitsu, Panasonic, ou Toshiba reconvertissent leurs usines de composants informatiques en ferme d'intérieur, et se lancent dans cette nouvelle agriculture « High Tech », qui empruntent plus aux pratiques de laboratoire qu'à celles des fermes traditionnelles. La ferme Mirai (Futur en Japonais) située dans la ville de Miyagi est capable de produire 10 000 laitues par jour. Elle est la plus grande ferme éclairée aux LED du monde.

 
Photographie de l'intérieur de la ferme urbaine Mirai à Miyagi au Japon
La ferme Mirai à Miyagi, la plus grande ferme éclairée aux LED du monde. / General Electric
Photographie de l'intérieur de la ferme urbaine Mirai à Miyagi au Japon
La ferme Mirai à Miyagi, la plus grande ferme éclairée aux LED du monde. / General Electric
 

Les rooftop farms ou serres urbaines sur toit

Sur le continent Américain, d’autres projets de fermes urbaines colonisent le toit des immeubles de Brooklyn, du Queens, de Chicago ou de Montréal et inventent une agriculture urbaine annoncée fraîche, locale, et responsable. Il s’agit ici de récupérer l’espace libre sur les toits des immeubles pour y installer des serres. L’emplacement est idéal. Les cultures profitent de la lumière naturelle, et les serres sont  alimentées en énergie par des panneaux solaires installés sur les toits et bénéficient même du chauffage du bâtiment.
 
Créée en 2013, la ferme Lufa à Montréal, est la première serre commerciale sur toit du monde et est un parfait exemple de ces rooftop farms. 
Photographie de la serre sur toit Lufa
 Lufa Farms Ahuntsic at sunset par Lufa Farms, CC BY-NC-SA 2.0, Flick'r
Photographie à l'intérieur de la serre Lufa
Greenhouse Staff in Ahuntsic par Lufa Farms, CC BY-NC-SA 2.0, Flick'r

   
Pas de pesticides, dans les serres Lufa, les insectes nuisibles sont gérés à l’aide d’autres insectes introduits dans les serres. Une application dédiée à la gestion de ses insectes aurait même été développée par Lufa. La cueillette s’effectue la nuit, à l’aide de lampes frontales, et la récolte est distribuée dans la matinée.
 
A New-York, les fermes Gotham Greens brandissent elles aussi l’étendard des fermes urbaines de proximité. Gotham Greens propose aux New-Yorkais des salades, des tomates et des plantes aromatiques « Made in NYC ». Cette vidéo promotionnelle (en Anglais) donne un bon aperçu du modèle d'agriculture urbaine dévelopé à New-York par Gotham Greens. 
 

Cultiver hors-sol grâce à l'hydroponie

Quelles soient logées dans des containers ou posées sur les toits, les fermes verticales relèvent un même défi : cultiver des légumes et des plantes hors de terre. 

La culture hydroponique

L’hydroponie est la technique de culture hors-sol la plus répandue et la plus utilisée au sein des fermes verticales. Selon cette technique, les racines des plantes sont plongées directement dans l’eau qui circule en circuit fermé et dans laquelle sont injectés les nutriments nécessaires à la croissance de la plante : azote (N), potassium (K) et phosphore (P).

C’est au 17ème siècle que la culture hydroponique « moderne » voit le jour avec les travaux du naturaliste Britannique John Woodward, médecin, naturaliste et géologue. Depuis, le procédé n’a cessé de se perfectionner sous l’influence des agriculteurs et des scientifiques.
 
Un chercheur de la NASA vérifie les oignons hydroponiques
Chercheur de la NASA, 2006, Credit: NASA/KSC, Domaine Public, Wikimedia



Même la NASA s’en est emparé en se posant un objectif de taille : la culture hydroponique de plantes et des légumes dans l’espace, et assurer ainsi l’autosuffisance alimentaire des astronautes.

Lumière, irrigation, nutriments, température, acidité de l’eau… Chaque ingrédient est savamment mesuré et distillé selon le stade de croissance de la plante permettant de produire plus de deux fois plus vite que les méthodes de culture traditionnelle.

Parce qu’elle utilise peu d’eau et qu’elle requiert peu ou pas de pesticides ou fongicides, la culture hydroponique est souvent présentée par ses défenseurs comme plus responsable que l’agriculture traditionnelle. Mais attention, culture hydroponique n’est pas synonyme de culture biologique. En effet, les nutriments utilisés en hydroponie sont le plus souvent des engrais minéraux produits par l’industrie chimique.
 

Vers une hydroponie biologique ?

Pourtant, l’hydroponie naturelle, ça existe ! Avec la bioponie et l’aquaponie, la culture hors sol pourrait très prochainement s’inscrire dans une dynamique plus écologique.

La bioponie consiste en une culture hydroponique où les engrais sont d’origine biologique. Les engrais biologiques adaptés à l’hydroponie, c'est-à-dire liquides, sont relativement récents, et sont donc moins fréquemment utilisés que les engrais minéraux. L'entretien des système hydroponiques biologiques seraient également plus contraignant.
 
Une autre technique de culture hors-sol alternative (et peut-être la plus prometteuse) est l’aquaponie. Elle combine deux types de cultures : l’aquaculture (élevage de poissons) et l’hydroponie (culture des plantes dans l’eau).
 
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Dans une culture aquaponique, les deux cultures (plantes et poissons) sont complémentaires. Les poissons dans les cuves produisent des déchets et de l’ammoniac, déchets qui s’ils restaient dans l’eau seraient toxiques pour les poissons. Ces déchets sont convertis en nitrates et en nitrites. 
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L’eau riche en nitrates est utilisée comme solution nutritive pour nourrir les plantes. Les racines des plantes filtrent l’eau qui qui est ensuite redistribuée dans les cuves des poissons.

De nouvelles fermes urbaines telles que Farmed-here ou The Plant à Chicago et Urban Farmer à Zurich ont fait le pari de ce modèle de culture hydroponique plus naturelle et produisent conjointement poissons et légumes de première fraîcheur.

Paris n’est pas en reste. La culture aquaponique est actuellement en cours d’expérimentation dans le parc de Belleville depuis 2013 par Agnès Joly, ingénieur agro-alimentaire. La scientifique est en résidence dans le pavillon de l’air ou elle cultive (dans l’eau), des poissons et… des fraises ! Il est possible de suivre les progressions des expériences de la scientifique sur le site www.aquaprimeur.fr.
 
Dans une courte interview diffusée sur la chaîne Arte, Agnès Joly explique les avantages de l'aquaponie.



 
Photographie du projet ENNO de Farm-up
Prototype de l'aquarium potager ENNO par FARM UP http://www.farmup.fr/ ​​

Pour les curieux et les aspirants fermiers d’appartement, la start-up Française Farm up proposera d’ici peu de pratiquer l’aquaponie chez soi.

Des plantes, des LED, un aquarium, et un poisson combattant, voici Enno, l’aquarium potager, une véritable mini ferme aquaponique dont la commercialisation est prévue pour la fin de l’année 2015.


 
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