Contenu Partenaire | Serres de nouvelle génération : L’herbe est-elle vraiment plus verte ?

Contenu Partenaire | Article rédigé par Sherif Zaroubi, CEO d’Axceta

Comment l’Internet des Objets (IoT) peut-il aider à relever les défis de la durabilité, ainsi que les pénuries de terres et de main-d’œuvre, et ouvrir la voie à l’autonomie alimentaire?

Des vents glacés du Canada aux zones tropicales d’Asie du Sud-Est, les serres font leurs marques. Le Canada illustre parfaitement cette tendance. Avec des ventes de produits de serre en hausse pendant neuf années consécutives, le pays a enregistré une augmentation de 9,3 % en 2021 seulement [1].

Ces dernières années, les serres et l’agriculture verticale sont devenues des catalyseurs de transformation, connaissant d’importantes avancées technologiques. Elles promettent une production alimentaire toute l’année, contribuent à raccourcir les cycles du producteur au consommateur, réduisant l’empreinte carbone associée au transport sur de longues distances de produits frais, tout en améliorant considérablement la productivité.

Les serres de verre sont à l’avant-garde de l’innovation agricole, intégrant des objets connectés pour relever le défi urgent de la production alimentaire durable. Cependant, cette révolution verte présente également de nouveaux défis et soulève des questions sur l’évolution du rôle des agriculteurs dans ce paysage.

Pionniers de la serre automatisée : la convergence de l’agriculture et de la technologie

La serre du futur est un orchestre de capteurs, de caméras et d’appareils qui surveillent et gèrent l’environnement, et couvrent une large gamme de cas d’utilisation tels que :

  • Suivi environnemental,
  • Systèmes de contrôle automatisés,
  • Surveillance du sol et des nutriments,
  • Gestion de l’eau,
  • Détection des maladies et des ravageurs,
  • Gestion de l’énergie,
  • Gestion de la chaîne d’approvisionnement et des stocks.

Utilisant des données en temps réel telles que la température, l’humidité, les systèmes de chauffage avancés, l’éclairage LED et les mécanismes de plantation et de récolte automatisés, la serre ajuste de manière autonome les conditions pour fournir des soins personnalisés à chaque plante. Cette précision dépasse l’agriculture traditionnelle, résultant en une qualité de culture améliorée, une utilisation optimisée des ressources et un contrôle de l’environnement en temps réel.

Surmonter les défis des serres : la quête de la durabilité

Adoption de l’énergie renouvelable

La température et l’éclairage constituent les principales demandes énergétiques dans les serres. Le pivot vers des solutions énergétiques plus propres, telles que les systèmes solaires et l’énergie électrique, reflète un engagement de toute l’industrie en faveur de la durabilité [2]. Cependant, certaines sources d’énergie présentent leurs propres défis. Dans les régions froides, par exemple, la demande de pointe sur les réseaux électriques peut entraîner une pénurie d’énergie, obligeant les serres à utiliser des sources d’énergie alternatives pour garantir la viabilité de leur production. Cela peut conduire à l’adoption de sources d’énergie secondaires telles que le carburant ou le gaz, entraînant une augmentation des émissions de gaz à effet de serre.

Des solutions innovantes peuvent offrir des alternatives énergétiques plus propres qui renforcent la durabilité. Par exemple, des équipes de recherche canadiennes [3] explorent le potentiel de l’utilisation de la chaleur résiduelle des centres de données pour alimenter les serres. Cette approche innovante pourrait entraîner une diminution remarquable de 60 % de la consommation d’énergie par rapport aux chauffages traditionnels au propane. Indépendamment de la source d’énergie propre choisie, il est également crucial d’assurer un approvisionnement ininterrompu pour sauvegarder le processus de production.

L’IoT peut contribuer à anticiper et à gérer l’optimisation de l’approvisionnement en énergie pour différentes sources : un système de réseau intelligent alimenté par l’IoT peut connecter diverses sources d’énergie renouvelable, telles que les panneaux solaires, les éoliennes et les générateurs de biogaz, à un contrôleur central qui surveille et régule la production et la distribution d’énergie. Le contrôleur utilise des capteurs et des dispositifs IoT pour collecter des données sur les conditions météorologiques, la demande énergétique, la capacité de stockage des batteries et l’état du réseau, en corrélation avec les prévisions météorologiques et d’autres types d’informations provenant d’Internet. Un tel système de réseau intelligent alimenté par l’IoT peut aider les agriculteurs à réduire leurs coûts énergétiques, à augmenter leur efficacité et leur fiabilité énergétiques et à réduire leur empreinte carbone. Cela peut également leur permettre de participer au marché de l’énergie et de générer des revenus supplémentaires en vendant l’énergie excédentaire au réseau ou à d’autres consommateurs.

Gestion des ressources en eau

Bien que la culture en intérieur implique souvent une utilisation importante de l’eau, des techniques et stratégies de recyclage innovantes sont employées pour atténuer les impacts environnementaux. L’adoption du principe de rejet minimal de liquide (MLD), le recyclage de l’eau de drainage et la limitation des émissions de nutriments en sont des exemples [4]. Semblable à la solution décrite ci-dessus pour aider à gérer l’utilisation de l’énergie, une solution IoT peut permettre d’optimiser l’utilisation des ressources en eau. À l’aide de capteurs sans fil, la solution peut collecter et analyser des données sur l’humidité, la température, la composition du sol et contrôler les systèmes d’arrosage avec des vannes connectées pour fournir la bonne quantité d’eau à chaque plante.

Adopter une gestion durable des déchets

Les serres modernes innovent dans la gestion des déchets. En convertissant les déchets organiques en énergie renouvelable et en engrais et en recyclant les déchets inorganiques, elles démontrent le potentiel des systèmes en boucle fermée. Un excellent exemple de solution alimentée par l’IoT qui aidera à transformer les déchets organiques en engrais et en énergie est le projet BTSys. Le système BTSys utilise des capteurs et des contrôleurs pour surveiller et optimiser le processus de digestion anaérobie, qui produit du biogaz et du biodigestat à partir de déchets organiques. Le biogaz peut être utilisé pour le chauffage, la production d’électricité ou comme carburant pour les transports, tandis que le biodigestat peut être utilisé comme engrais organique régénératif qui améliore la santé du sol et la productivité des cultures.

Gestion intégrée des maladies

L’environnement confiné d’une serre, bien que bénéfique à bien des égards, peut exacerber certaines maladies des plantes. De nombreux facteurs, tels qu’un manque de ventilation adéquate, la condensation et une forte humidité relative, influencent le développement des maladies des plantes en serre. La lutte intégrée contre les ravageurs (LIR) offre une stratégie globale en combinant des tactiques culturelles, biologiques et chimiques pour un contrôle efficace des maladies. En exploitant des capteurs connectés et en alimentant des modèles d’apprentissage automatique, il est possible de prédire des maladies des cultures telles que les épidémies d’Oïdium sur les cultures de tomates et de prendre des mesures correctives [5].

Repenser le rôle de l’agriculteur à l’ère de l’agriculture intérieure connectée

Synthétiser les données pour des applications informées : une nouvelle voie utilisant l’IA

Alors que les serres évoluent en écosystèmes interconnectés, renforcés par l’utilisation de multiples capteurs, actionneurs et contrôleurs IoT, le domaine est mûr pour l’introduction de l’IA afin de tirer des applications informées de la déferlante de données. Avec une agrégation, normalisation et modélisation efficace des données IoT, les modèles d’apprentissage automatique peuvent rapidement s’améliorer pour favoriser l’analytique prédictive et l’allocation optimale des ressources.

Cependant, ce ne sont que des outils plus sophistiqués qui doivent être correctement configurés et entraînés.

Un nouveau rôle pour les agriculteurs

L’ère actuelle exige une nouvelle capacité qui combine le savoir traditionnel des agriculteurs avec l’expertise des intégrateurs d’IoT et de dispositifs connectés. Les agriculteurs possèdent la capacité unique de déterminer les données dont ils ont besoin et comment elles devraient être analysées. En tirant parti de l’Intelligence Artificielle, ils peuvent améliorer leur capacité à traiter la vaste quantité de données générées par tous les dispositifs connectés. Par la suite, les agriculteurs et les experts en IoT peuvent collaborer pour automatiser de nombreuses tâches précédemment effectuées manuellement par des humains. Cela révolutionnera la manière dont les agriculteurs opèrent et leur permettra d’acquérir des compétences précieuses pour leur avenir, transformant leur rôle dans la nouvelle chaîne de valeur agricole.

Collaborer pour un avenir plus radieux

Alors que la technologie continue de progresser, l’intégration de l’IoT dans les serres devient de plus en plus sophistiquée, aboutissant à des serres aux capacités accrues. Cependant, en plus des avancées technologiques, il est crucial pour les agriculteurs de prendre des décisions éco-responsables et durables en adoptant des opérations automatisées pour l’avenir de l’agriculture intérieure. Ils peuvent bénéficier de travailler avec des experts qui comprennent leurs défis et ont de l’expérience dans la technologie agricole.

Axceta est un expert en initiatives IoT et soutient les fabricants d’équipements de serre. En tant qu’expert qualifié à Zone Agtech, le principal hub du Québec pour les serres intelligentes et l’agriculture verticale, et partenaire d’entreprises mondiales d’Agtech, Axceta est le partenaire idéal pour des projets IoT de serre réussis.

Pour plus d’informations ou des collaborations, veuillez contacter notre équipe. www.axceta.com

Sources

¹ https://www150.statcan.gc.ca/n1/daily-quotidien/220426/dq220426e-eng.htm

² https://www.nrel.gov/docs/fy21osti/80382.pdf

³ https://substance.etsmtl.ca/en/heating-greenhouse-with-data-centre-waste-heat

⁴ https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916421001089

Plantect case study 

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