Sea, vegs and sun : demain, on cultive nos légumes en mer
LES ACTES DE JIPAD 2016
Vidéo de présentation
Limitées par l’épuisement des ressources en eau douce et des terres cultivables, les villes littorales manquent d’espaces de production et dépendent étroitement de Lleurs importations alimentaires. Le PNAT, un think-tank italien multidisciplinaire, travaille sur une nouvelle forme d’agriculture urbaine qui s’émancipe des contraintes terrestres en… cultivant sur la mer. Une serre flottante, qui convertit l’énergie solaire et l’eau de mer en légumes : bienvenue sur la Jellyfish barge !
VILLES LITTORALES & SYSTÈMES ALIMENTAIRES : LES ENJEUX
Évolution de la demande alimentaire mondiale
D’après la FAO, la production alimentaire globale devra augmenter de 70 %, et presque doubler dans les pays en développement, pour répondre aux besoins d’une population qui pourrait dépasser les neuf milliards d’individus en 2050 (FAO, 2009). Une pression de plus en plus forte s’exerce sur le secteur agricole. Volatilité des prix, fluctuations des stocks, le système alimentaire mondial manque de résilience.
L’intensification et la multiplication des catastrophes naturelles pourraient impacter les productions au point de générer des famines, des émeutes, et aggraver les conflits armés et l’instabilité politique de régions comme l’Afrique du Nord ou le Moyen-Orient (Lloyd’s, 2015).
Des villes déconnectées des productions agricoles
La population mondiale s’urbanise : en 2050, 70 % de la population résidera en ville, loin des zones de production agricole. Avec la distanciation géographique et sociale, la relation du consommateur à son alimentation se dégrade.
Afin d’enrichir et de diversifier la production alimentaire locale, différentes formes d’agriculture urbaine voient le jour. Des modèles encouragés par le Programme des Nations Unies pour le développement comme faisant partie intégrante des politiques de développement durable.
Des zones littorales vulnérables
Les trois quarts des grandes villes sont situées en bord de mer, et les densités de population humaine ne cessent d’augmenter sur la frange littorale. Certaines zones ne disposent aujourd’hui que de très peu de terres cultivables et de ressources en eau, en particulier dans les pays du Proche-Orient, d’Afrique du Nord et d’Asie du Sud.
Avec les conséquences du changement climatique - sécheresses, désertification, inondations ou encore salinisation des sols - la pression sur les ressources hydriques et sur les terres disponibles pour l’agriculture devrait s’accentuer.
Un phénomène aggravé par des pratiques agricoles gourmandes en eau et en produits phytosanitaires, épuisant les nappes phréatiques et les sols, exposant de façon inquiétante des pays comme l’Inde ou le Bengladesh à des risques d’insécurité alimentaire et d’accès insuffisant à l’eau.
La mer : une nouvelle surface de culture à conquérir
En zone littorale urbaine, comment reconnecter les villes aux espaces de production agricole, tout en limitant les impacts sur les ressources en eau douces et sur les sols ? En partant à la conquête de la mer, une nouvelle surface de culture et une source d’eau sans limite. C’est le défi relevé par le PNAT : produire des légumes à partir d’eau de mer, dans une serre agricole flottante. Cette innovation, surnommée Jellyfish barge , pourrait-elle renforcer la résilience des communautés littorales (Figure 1) ?
FIGURE 1. JELLYFISH BARGES DANS UNE VILLE CÔTIÈRE AFRICAINE (IMAGE DE SYNTHÈSE)
DES LÉGUMES À L’EAU DE MER DANS UNE SERRE FLOTTANTE
L’architecture flottante : un phénomène en vogue
Construire sur l’eau, c’est le nouveau mouvement architectural qui gagne l’urbanisme depuis dix ans. Né dans « l’urgence environnementale », il interpelle les économistes, les institutions et les gouvernements. Le littoral s’urbanise massivement, tandis que le niveau des océans s’élève : « une situation qui nous oblige à repenser radicalement la façon dont nous vivons avec l’eau » (Joignot, 2015)[.]
S’adapter à la montée des eaux plutôt que lutter ? Certaines régions ont déjà sauté le pas : des maisons flottantes dans le quartier IJburg au sud-est d’Amsterdam, une école flottante pour les enfants du bidonville de Makoko au Nigeria, les exemples ne manquent pas.
Jellyfish barge
, bonjour !
Dans ce contexte, la Jellyfish barge constituerait une innovation de rupture, en assurant une part des productions maraîchères locales, sans utilisation d’eau douce, de terres ou d’énergies fossiles.
La serre agricole flottante est constituée en partie de bois et de matériaux recyclés (Figure 2). Sa base de 70 m² se compose de 96 barils de plastique recyclés, sur lesquels repose une plateforme. « La taille des barils est standardisée, on les trouve dans le monde entier, ce qui réduit les coûts et les contraintes de transport de matériel sur le site de construction » (Girardi, 2016).
FIGURE 2. ÉTAPES DE CONSTRUCTION
Sur la plateforme, une serre en verre abrite des cultures maraichères en hydroponie[1] . D’après le PNAT, la production moyenne pourrait subvenir aux besoins de deux familles. L’innovation combine deux procédés : la distillation de l’eau de mer et les cultures hydroponiques. Pour assurer son fonctionnement, elle est équipée de panneaux solaires. Certains articles mentionnent également l’utilisation de mini-éoliennes à turbines et d’un houlomoteur, pour exploiter l’énergie motrice des vagues (Figure 3).
FIGURE 3. REPRÉSENTATION SCHÉMATIQUE DE LA JELLYFISH BARGE
Distillation solaire et production d’eau douce
Le processus de désalinisation reproduit le cycle de l’eau à petite échelle. L’eau de mer est pompée dans sept bacs de distillation, disposés autour de la barge. Grâce à l’énergie solaire, les molécules d’eau s’évaporent, laissant derrière elles les sels minéraux, mais aussi les micro-organismes et métaux lourds. La vapeur est entraînée en circuit fermé, jusque dans un premier réservoir dont les parois, plus fraîches, provoquent la condensation des gouttelettes en eau douce (Figure 4).
1. L’hydroponie est une pratique agricole particulière qui consiste à cultiver les plantes directement dans l’eau, dans une solution enrichie en minéraux et vitamines.
L’eau distillée est ensuite acheminée dans un second réservoir, où elle sera stockée pour les cultures. D’après le PNAT, ce procédé biomimétique permet assure la production de 150 litres d’eau douce par jour, à partir d’eau salée, saumâtre ou polluée.
FIGURE 4. PROCÉDÉ DE DISTILLATION DE L’EAU DE MER DANS LES BACS
Hydroponie et cultures verticales : un milieu sous haute surveillance
Afin d’optimiser l’espace, la serre dispose d’un système de cultures verticales : les plantes sont disposées en « échelle » (Figures 5 et 6). Les légumes sont cultivés en hydroponie, ils reposent sur un substrat argileux et sont irrigués par une solution d’eau distillée. L’eau est entraînée dans le circuit par un système de pompes, et y est régulièrement recyclée. Enfin, l’ajout d’eau de mer à hauteur de 15 % dans la solution assurerait un apport suffisant en sels minéraux pour la croissance optimale des cultures.
FIGURE 5. CULTURES MARAICHÈRES EN HYDROPONIE
Les rendements mensuels attendus sont de l’ordre de 1 200 unités de légumes, feuilles ou fruits : les variétés choisies seront fonction des facteurs géoclimatiques de la zone d’implantation. En revanche, les racines et tubercules, plus riches en énergie, ne peuvent intégrer le modèle hydroponique. Enfin, pour assurer des conditions de cultures optimales, les paramètres physico-chimiques liés au milieu, comme la température et l’humidité, sont contrôlés à distance via un système automatisé. D’après le think-tank , deux heures par jour suffisent pour assurer la maintenance du système et entretenir les cultures.
FIGURE 6. CULTURES ÉTAGÉES AU CENTRE DE LA SERRE
Le PNAT, un think-tank multidisciplinaire
La Jellyfish barge a été conçue par le PNAT, un think-tank italien multidisciplinaire rattaché à l’université de Florence. L’équipe est composée de deux architectes de la société Studiomobile (Antonio Girardi et Cristiana Favretto), du directeur du laboratoire international de neurobiologie des plantes de l’université de Florence (Stefano Manusco), d’agronomes et de botanistes (Camilla Pandolfi, Elisa Masi et Elisa Azzarello).
À qui se destine laJellyfish barge ?
L’innovation a été conçue pour renforcer la résilience des systèmes alimentaires en zones urbaines littorales. Le projet se destine en priorité aux grandes villes, où l’accès aux connaissances techniques permet aux individus d’assurer l’entretien et la maintenance d’une Jellyfish barge .
Au Sud…
Le PNAT cible les régions urbaines littorales disposant de ressources en terres et en eau douce
très limitées, endommagées par les catastrophes climatiques et la salinisation des sols, en particulier en Afrique du Nord, en Asie du Sud ou au Moyen-Orient. En réalité, la barge flottante se destine surtout aux pays riches, comme le Qatar, Dubaï ou Singapour, qui dépensent déjà plusieurs milliards de dollars par an pour désaliniser l’eau de mer et assurer une production agricole locale.
… comme au Nord
La Jellyfish barge pourrait même trouver preneur dans les villes du Nord, comme New York, déjà confrontées à la montée du niveau des océans et où l’agriculture urbaine s’est considérablement développée.
l’installation de panneaux photovoltaïques, dont l’analyse de cycle de vie met en évidence plusieurs limites.
Par exemple, l’extraction des composants, la fabrication et la fin de vie du produit, ainsi que l’utilisation de batteries pour stocker l’électricité, reposent sur l’utilisation de combustibles fossiles. Ces infrastructures entraînent également l’émission de gaz à effet de serre, dont le potentiel de réchauffement serait 10 000 à 23 000 fois plus élevé que le C02, et emploient des composants toxiques, explosifs ou corrosifs, susceptibles de contaminer les sols et les nappes phréatiques (IPCC, 2011).
Impacts directs sur site
LA JELLYFISH BARGE, UNE SOLUTION DURABLE ?
À l’heure actuelle, seuls deux prototypes de Jellyfish barge ont été construits : le premiera été installé à Pise et le second à Milan, pour l’Exposition Universelle 2015. La structure est amenée à évoluer, avec l’ambition de gommer certaines des limites de durabilité évoquées ci-dessous.
Un bilan environnemental en demi-teinte
Utilisation réduite des ressources naturelles
L’atout majeur de la Jellyfish barge : elle s’émancipe des ressources en eau douce, en terres cultivables et en énergies fossiles. Le système hydroponique consomme jusqu’à 70 % d’eau en moins que des systèmes de cultures conventionnels, d’après le PNAT. De plus, l’eau douce nécessaire aux cultures maraichères est issue du processus de distillation solaire d’eau de mer : une ressource, a priori, inépuisable.
Enfin, exploiter la mer comme nouvelle surface de production pourrait considérablement réduire la pression sur les terres cultivable, ainsi que la déforestation. Un argument à nuancer, cependant : les systèmes de cultures hors-sol peuvent également s’adapter aux surfaces urbaines artificialisées, et ne permettent pas de produire les mêmes variétés que les cultures en plein champ.
Le choix des énergies renouvelables
Bien que la Jellyfish barge s’émancipe des énergies fossiles en apparence, l’utilisation d’énergie renouvelables pour alimenter le circuit requiert
La question des pesticides et des engrais chimiques est peu abordée, pourtant, la culture en mer introduit de nouvelles inconnues phytosanitaires : quelles maladies, quels parasites en milieu marin ? Quelle vitesse de prolifération ?
Mais le plus gros défi concerne la fixation ou l’ancrage des barges. En effet, les structures flottantes nécessitent des points d’attache, et par conséquent le développement d’infrastructures : ports, pontons, corps morts, etc. Or, l’utilisation et l’artificialisation croissante de l’espace littoral accentue les pressions sur les écosystèmes et se traduisant par la perte ou la dégradation des habitats, deuxième cause d’extinction des espèces marines (Amara, 2010).
Un atout social indéniable
De façon générale, les modèles d’agriculture urbaine sont considérés comme des vecteurs d’amélioration du cadre de vie et de création d’emplois (Consales, 2014).
Les structures ont été conçues de façon modulable, et peuvent s’assembler les unes aux autres pour créer de véritables marchés urbains flottants (Figure 7). Directement accessible au consommateur, la Jellyfish barge a été conçue pour « impliquer le voisinage, comme un lieu de rencontre et comme un support d’éducation à la nutrition » (Girardi, 2016).
D’après le PNAT, le projet a été bien accueilli par le public, à Milan, lors de l’exposition universelle 2015 : une innovation sociale qui propose un espace d’échange original, mais aussi un espace touristique attractif et esthétique (Figure 8).
FIGURE 7. COMBINAISON DE PLUSIEURS BARGES POUR CRÉER UN MARCHÉ FLOTTANT
FIGURE 8. LA JELLYFISH BARGE INTÉGRÉE DANS LE MILIEU URBAIN
Et sur le plan de la santé ?
Une meilleure offre des villes en productions maraichères locales pourrait sensiblement améliorer la sécurité alimentaire et nutritionnelle des populations urbaines, à condition que ces productions soit accessibles financièrement (et donc moins chères que les légumes importés) et adaptées au contexte socioculturel.
Un avenir économique incertain
Le PNAT s’est fixé pour objectif la production industrielle de Jellyfish barges , pour un coût de vente proche de 10 000€ l’unité, une somme comparable aux serres hydroponiques traditionnelles. « Pour l’instant, le principal challenge consiste à réduire les coûts de production et de
transport, en impliquant notamment des partenaires locaux » (Girardi, 2016).
Mais le modèle économique laisse sceptique : l’innovation représente un investissement important, auquel s’ajoute la demande, coûteuse et contraignante, d’une concession en mer. Bien que le système limite les coûts et les pertes liées aux importations, ces contraintes économiques fortes, associées à diverses incertitudes (acceptabilité, durée de vie) pourraient, paradoxalement, se traduire par un prix de vente plus élevé des légumes locaux.
Pour l’instant, le marché potentiel se limite à des pays très riches, comme le Qatar, Dubaï ou Singapour, pour lesquels les enjeux sociotouristiques d’un modèle d’agriculture urbaine flottante pourraient susciter l’intérêt.
UTOPIE OU COUP DE GÉNIE ? LES FREINS ET LEVIERS À LA DIFFUSION
Pour atteindre une diffusion de masse, le PNAT devra conquérir la majeure partie de son marché potentiel : un marché de niche qui semble aujourd’hui se limiter à une certaine élite.
Un champ des possibles reste à explorer
La structure d’une Jellyfish barge évolue vers de nouvelles dimensions et de nouvelles fonctions associées. En plus des productions maraichères, les activités pourraient se diversifier et se compléter : aquaponie, productions marines, ingénierie écologique et impacts positifs sur les écosystèmes, etc.
Une modularité variable
La Jellyfish bar ge illustre bien le courant de pensée « small is beautiful » : les structures sont petites et modulables. Leur géométrie offre une large gamme d’assemblages possibles : en grappe, alignées ou en cercle, les combinaisons s’adaptent dans l’espace, selon les fonctions assurées : production, marché de plein vent, tourisme, formation, etc.
Mais l’idée est également reprise à plus grande échelle : la Forward Thinking Architecture travaille par exemple sur une ferme flottante géante, qui combine les cultures hydroponiques à l’aquaculture (Figure 9).
FIGURE 9. LA FERME FLOTTANTE INTELLIGENTE DE LA FORWARD THINKING ARCHITECTURE
De l’hydroponie à l’aquaponie
En combinant les cultures hydroponiques à un bassin de productions piscicoles, la barge pourrait évoluer vers un modèle d’aquaponie original. Un système vertueux, dans lequel les déjections des poissons sont recyclées en nutriments pour les plantes, et qui propose une source de protéines complémentaire (Plassard, 2016).
Des produits de la mer pour accompagner les légumes
Pour limiter les conflits d’usage avec les autres activités littorales (pêche et tourisme en particulier), les Jellyfish barges pourraient associer les produits de la mer aux cultures hors-sol. Elles représentent en effet un support de fixation innovant pour des cages aquacoles, avec la possibilité d’exploiter également la surface immergée comme support de productions d’algues ou de coquillages.
Productions de plantes halophytes
Pour sauter l’étape « distillation solaire », l’équipe travaille également sur la sélection de variétés halophytes : des plantes qui pourraient directement être cultivée dans l’eau de mer, comme la salicorne.
Une structure à impact environnemental positif
La structure pourrait compenser en partie les impacts environnementaux d’une urbanisation littorale croissante, dont les conséquences se traduisent par la dégradation de l’habitat naturel. En effet, par le biais de l’ingénierie écologique, les barges pourraient se munir de micro-habitats
artificiels pour abriter des espèces juvéniles et entraîner la recolonisation progressive du milieu par de nouveaux écosystèmes.
Limites techniques et conflits d’acteurs
Une structure peu adaptée au milieu marin
La barge a été conçue pour résister à des vents allant jusqu’à 90 km/h et des vagues de 0,5 à 1,25 mètre maximum. Elle semble peu adaptée au milieu marin, en réalité bien plus hostile, si l’on considère en plus le risque de catastrophes naturelles accentué par le changement climatique. Face aux tempêtes et aux raz-de-marée, la résilience de systèmes de cultures en mer paraît limitée.
En fait, même « inshor e », c’est-à-dire tout près des côtes, il existe très peu de zones protégées des conditions climatiques. Les rares espaces suffisamment préservés, comme les lagons ou les mangroves, sont également ceux qui abritent les écosystèmes les plus fragiles et remarquables.
La technique de distillation solaire s’appliquant aux sources d’eaux salées, saumâtres ou polluées, les Jellyfish barges seraient finalement davantage adaptées à d’autres milieux, comme les lacs salés, les canaux ou les rivières polluées, etc.
Le littoral : un espace difficile à partager…
Au-delà des contraintes techniques, ce sont des contraintes sociales et politiques qui constituent les principaux freins à la diffusion des Jellyfish barges . Obtenir une concession en mer s’avère bien plus difficile que l’accès au foncier agricole. De plus, l’arrivée d’une activité supplémentaire sur le littoral se heurte à des conflits d’usage importants, notamment avec le tourisme, la pêche ou l’aquaculture.
Pas de barils, pas de barge !
Le projet, pensé par des architectes et des agronomes occidentaux, ne semble pas intégrer les problématiques des pays du Sud. Dans les pays développés, il existe un réel « marché de la récupération ». En effet, ces derniers produisent régulièrement des déchets, et en quantité. Cependant, les déchets sont déjà largement récupérés et valorisés dans les pays en développement : les objets plastiques comme les barils n’y constituent pas une ressource accessible et bon marché.
En n’intégrant pas de manière fine les besoins et les ressources des territoires littoraux vulnérables, qui varient par ailleurs d’une région à l’autre, le PNAT pourrait proposer une innovation inadaptée au marché ciblé.
CONCLUSION
Modèle innovant d’agriculture urbaine, la Jellyfish barge apparaît davantage comme une innovation sociale, à impacts positifs sur le tourisme, que comme un moyen de lutter contre l’insécurité alimentaire.
La structure, bien que pensée pour les zones littorales vulnérables des pays du Sud, suscite davantage l’intérêt au Nord, ou dans les pays riches du Moyen-Orient. L’objectif philanthropique initial, que Pascal Bruckner surnomme le « sanglot de l’homme blanc » (René, 2016) se traduit par un manque d’adaptation aux contextes du Sud.
Finalement, face à un milieu écologique et social plutôt hostile, l’évolution des Jellyfish barg es vers de nouveaux environnements (rivières polluées et milieux lacustres) semble inévitable.
BIBLIOGRAPHIE
AMARA R., 2010. « Impact de l’anthropisation sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes marins. Exemple de la Manche-mer du nord », VertigO - la revue électronique en sciences de l’environnement, consultée le 06 mars 2016. http://vertigo.revues. org/10129
FAO, 2009. Rapport du Forum d’experts de haut niveau - Comment nourrir le monde en 2050 intitulé « L’agriculture mondiale à l’horizon 2050 » 4p. http:// www.fao.org/fileadmin/templates/wsfs/docs/Issues{ papers/IssuespapersFR/L%E2%80%99agriculture mondiale%C3%A0l%E2%80%99horizon_2050.pdf
IPCC, 2011 : IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation. Cambridge University Press, United Kingdom and New York, NY, USA, 1075 pp.
JOIGNOT F., 2015. « Vingt mille lieux sous les mers : comment les architectes voient la vie sur l’eau », article publié le 10 mai 2015. http://www.lemonde. fr/culture/visuel/2015/05/10/vingt-mille-lieux-surles-mers-comment-les-architectes-voient-la-vie-surl-eau46253273246.html
LLOYD’S, 2015. “Food System Shock”, Lloyd’s Emerging Risk Report 30p. https://www.lloyds.com/~/media/ files/news%20and%20insight/risk%20insight/2015/ food%20system%20shock/food%20system%20shock_ june%202015.pdf
Entretiens
GIRARDI A., 2016. Architecte du PNAT - propos recueillis le 11/02/2016.
PLASSARD F., 2016. Conseiller ministériel sur les questions d’écoute territoriale - propos recueillis le 26/02/2016.
RENÉ F., 2016. Président du Comité de pêche et d’aquaculture Méditerranéen - propos recueillis le 29/02/2016.
CONSALES, J-N., 2014. « Le Boom de l’agriculture urbaine », Journal du CNRS parution le 05/02/2014. https://lejournal.cnrs.fr/articles/ le-boom-de-lagriculture-urbaine