L'agriculture à environnement contrôlé associe des panneaux solaires transparents et économes en énergie; refroidissement par dessiccation à faible consommation d'énergie ; plantes comestibles tolérantes au sel; et la biotechnologie algale. Crédit :© 2020 KAUST; Ivan Gromicho
Des complexes de serres efficaces qui feront pousser des cultures en utilisant les ressources disponibles sur les côtes désertiques pourraient améliorer la sécurité alimentaire de millions de personnes.
Les technologies émergentes peuvent être exploitées pour utiliser les atouts des déserts côtiers chauds et humides de la région du Moyen-Orient et de l'Afrique du Nord (MENA) pour cultiver des aliments et d'autres cultures.
Les chercheurs de KAUST appellent à une nouvelle génération de vastes complexes de serres, soutenus par de nouveaux panneaux solaires, des technologies de refroidissement de l'air et des avancées dans l'agriculture tolérante au sel. Leur concept pourrait lancer une révolution agricole durable dans les régions désertiques côtières du monde entier.
«L'agriculture en environnement contrôlé (ACE) utilise des systèmes intégrés pour faciliter la croissance durable et locale des cultures à grande échelle», explique Kyle Lauersen, biologiste synthétique. « Notre vision combine plusieurs technologies actuellement en développement chez KAUST :des panneaux solaires transparents et économes en énergie; refroidissement par dessiccation à faible consommation d'énergie ; plantes comestibles tolérantes au sel; et la biotechnologie des algues.”
Les zones côtières de la région MENA ont un large accès à l'eau de mer et à un ensoleillement intense toute l'année. Le CEA permet d'utiliser l'eau de mer pour faire pousser des cultures tolérantes au sel, telles que des variétés de tomates et de légumes verts nouvellement identifiées. L'irrigation mixte signifie que le CEA aurait un impact moindre sur les approvisionnements municipaux. Pour s'approvisionner en eau douce supplémentaire, les chercheurs prévoient de récolter de l'air humide.
"Nous sommes enthousiasmés par les développements des technologies de refroidissement qui exploitent les dessicants liquides", déclare le chercheur Ryan Lefers. « Les déshydratants sont des substances hautement concentrées qui absorbent l'eau de l'air. Pensez aux packs de silice que l'on trouve dans les emballages électroniques. Lorsque l'air humide est pompé à travers un système de déshydratant liquide, il utilise une solution liquide hautement saline pour absorber l'humidité."
L'air libéré par le système est plus sec et plus frais et peut circuler dans les serres, tandis que l'eau douce captée est récupérée. L'accumulation de chaleur excessive à l'intérieur des serres est une préoccupation majeure dans la région MENA. Une solution vient de la start-up KAUST iyris :qui utilise des panneaux solaires semi-transparents comme fenêtres. Ces panneaux laissent passer la lumière visible pour la croissance des plantes, tout en convertissant l'énergie infrarouge (chaleur) en électricité.
Les chercheurs espèrent également combiner la croissance des plantes et des algues pour générer non seulement de la nourriture, mais aussi des matières premières de biomasse pour l'aquaculture, l'alimentation animale, les produits de l'industrie chimique et les bioplastiques. Les algues peuvent être cultivées dans des photobioréacteurs au sein du CEA, et cette co-culture augmenterait la production de valeur du système.
"Nous voyons un potentiel incroyable pour des mélanges d'inspiration régionale d'espèces tolérantes au sel et d'eau douce dans différentes installations, en fonction des demandes du marché", déclare Lauersen. « Il devient de plus en plus important de produire des aliments et des produits plus près des communautés qui en ont besoin. Le CEA fournira également la sécurité alimentaire, des emplois et une base économique pour les exportations tout au long de l'année. »
« C'est là que la recherche multidisciplinaire prend tout son sens », déclare Mark Tester, spécialiste des plantes. "Une serre pilote CEA est en cours de construction à KAUST dans le cadre de notre entreprise dérivée Red Sea Farms, et nous collaborerons avec des collègues de l'université et au-delà pour démontrer le potentiel passionnant de CEA."
Référence :"Emerging Technologies to Enable Sustainable Controlled Environment Agriculture in the Extreme Environments of Middle East-North Africa Coastal Regions" par Ryan M. Lefers, Mark Tester et Kyle J. Lauersen, 2 juillet 2020, Frontiers in Plant Science .
DOI :10.3389/fpls.2020.00801
