Électro-agriculture : cultiver sans lumière et avec 94 % de terres agricoles en moins

L'électro-agriculture offre une solution extraordinaire : des cultures sans lumière naturelle ni sol : une technique révolutionnaire, qui promet une efficacité 4 fois supérieure à la photosynthèse

LE'électro-agriculture il s’agit d’une technologie émergente destinée à révolutionner la production alimentaire mondiale, avec des avantages allant de la durabilité environnementale à la sécurité alimentaire. Contrairement à l'agriculture traditionnelle, qui dépend photosynthèse pour transformer la lumière solaire en biomasse, l'électro-agriculture utilise énergie renouvelable pour alimenter la transformation électrochimique du CO₂ en acétate, un composé qui agit comme un nutriment pour la croissance des cultures hétérotrophes, c'est-à-dire ccultures qui n’ont pas besoin de lumière solaire pour pousser.

Cette technique agricole innovante promet de surmonter les limites de la photosynthèse, avec une efficacité solaire-alimentaire multipliée par au moins quatre et un potentiel de réduction des besoins en terres agricoles jusqu'à 88 % aux États-Unis. C'est l'hypothèse avancée par une équipe de chercheurs américains dans une étude récemment publiée dans la revue Joule. Mais comment cela fonctionne-t-il exactement et quelles sont ses implications pour l’avenir de notre planète ?

Comment fonctionne l’électroagriculture ?

L'électro-agriculture est une technique qui vise à faire pousser des plantes à l'intérieur, sans lumière naturelleen utilisant des panneaux solaires et du dioxyde de carbone. Cette technologie pourrait révolutionner la manière dont la nourriture est produite sur Terre et même dans l’espace, en donnant aux astronautes la possibilité de cultiver de la nourriture dans des conditions extrêmes.

L’électroagriculture combine donc des technologies avancées telles que l’électrolyse du CO₂, le génie génétique et la culture en environnement contrôlé. En pratique, les énergies renouvelables sont utilisées pour transformer le CO₂ en acétate via des procédés électrochimiques. L'acétate, hautement miscible à l'eau, est ensuite fourni à des organismes tels que des algues, des levures et des plantes qui, grâce à des modifications génétiques spécifiques, sont capables de le transformer en biomasse comestible.

Ce système ne nécessite pas de lumière solaire ni de grandes superficies de terrain. Les cultures poussent dans des environnements fermés et contrôlés, réduisant considérablement la consommation d'eau (-95%) et l'utilisation de pesticides, et améliorant l'efficacité de l'utilisation des engrais.

Feng Jiao, électrochimiste à l'Université de Washington à Saint-Louis et auteur principal de l'étude, explique :

Ce système permet de créer des cultures verticales intégrées, réduisant considérablement l'utilisation des terres agricoles traditionnelles.

À ce jour, l’électro-agriculture a atteint un rendement de 4 %, soit quatre fois supérieur à celui de la photosynthèse. Cette approche, en plus d'être plus productive, réduit l’empreinte carbone associée à l’agriculturerapprochant le secteur d’un avenir plus durable.

Quels sont les bénéfices environnementaux de l’électro-agriculture ?

En permettant de cultiver et de produire de la nourriture en réduisant la terre et l'ensoleillement, les nombreux avantages de cette technique sont évidents et notamment :

1. Réduction de l'utilisation des terres permettant la libération de vastes superficies de terres utilisées pour l’agriculture et la renaturalisation des écosystèmes avec une augmentation significative de la séquestration naturelle du carbone.
2. Réduction des émissions de gaz à effet de serre: en éliminant le besoin d'éclairage artificiel et de systèmes de refroidissement, cette technique réduirait la consommation énergétique des cultures verticales traditionnelles.
3. Moins d’utilisation d’eau et d’engrais: avec une réduction conséquente de l’impact environnemental au minimum.
4. Adaptabilité au changement climatique: pouvant travailler dans n'importe quelle condition climatique, cette méthode devient également idéale pour les régions désertiques, les villes densément peuplées et même les environnements extraterrestres.

L’électroagriculture promet donc de transformer le système alimentaire mondial, en le rendant moins vulnérable au changement climatique et aux fluctuations des prix. La localisation de la production alimentaire réduit les coûts de transport et améliore la fraîcheur des aliments, offrant ainsi une solution concrète à l'insécurité alimentaire dans les régions les plus touchées.

En outre, la possibilité de cultiver des aliments dans des environnements extrêmes, tels que les déserts ou les villes, et même dans l’espace, ouvre des scénarios complètement nouveaux pour la durabilité alimentaire mondiale et l’exploration spatiale.

Les défis à relever

Malgré son énorme potentiel, l’électroagriculture en est encore à ses premiers stades de développement. Les principaux défis comprennent :

• La nécessité d'améliorer l'efficacité énergétique des systèmes d'électrolyse et photovoltaïques.
• Les coûts élevés d’une mise en œuvre à grande échelle.
• La nécessité de développer des variétés de cultures à haut rendement alimentaire adaptées à l’environnement électro-agricole.

Perspectives d’avenir de l’électro-agriculture

Avec le soutien d'initiatives telles que Défi alimentaire de la NASA dans l'espace lointain et le programme Corne d'abondance DARPA, l’électro-agriculture fait des pas de géant vers la commercialisation. Les progrès du génie génétique et de la production durable d’engrais constituent d’autres leviers pour améliorer l’efficacité et réduire les coûts.

Les chercheurs prédisent qu’avec de nouvelles améliorations technologiques, l’efficacité énergétique de l’électroagriculture pourrait atteindre 10,8 %, soit dix fois plus que la photosynthèse traditionnelle.

L’électroagriculture représente une solution innovante pour relever les défis mondiaux de la sécurité alimentaire et du changement climatique. En offrant une alternative durable et résiliente à l’agriculture traditionnelle, cette technologie pourrait non seulement réduire les émissions de gaz à effet de serre, mais aussi libérer de vastes étendues de terres pour la restauration des écosystèmes naturels.

L’avenir de la production alimentaire pourrait être plus vert, plus efficace et, étonnamment, sans lumière.

Source: Cell.com